Οι σωλήνες θέρμανσης τιτανίου είναι γνωστοί για την εξαιρετική τους αντοχή στη διάβρωση, ειδικά σε περιβάλλοντα με θαλασσινό νερό και χλωριούχα. Ωστόσο, η ευθραυστότητα του υδρογόνου είναι ένας κρυφός κίνδυνος αστοχίας που εύκολα παραβλέπεται. Κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες εργασίας, το τιτάνιο μπορεί να απορροφήσει μεγάλη ποσότητα υδρογόνου, σχηματίζοντας εύθραυστες φάσεις υδριδίου του τιτανίου μέσα στο υλικό, γεγονός που οδηγεί σε απότομη μείωση της πλαστικότητας και της σκληρότητας, ακόμη και σε ξαφνικό εύθραυστο κάταγμα. Η κατανόηση του μηχανισμού της ευθραυστότητας του υδρογόνου και η κατανόηση των επιστημονικών στρατηγικών πρόληψης είναι απαραίτητα για την ασφαλή χρήση των σωλήνων θέρμανσης τιτανίου.
Ο μηχανισμός της ευθραυστότητας του υδρογόνου του τιτανίου σχετίζεται στενά με την ισχυρή συγγένεια μεταξύ τιτανίου και υδρογόνου. Το τιτάνιο έχει πολύ υψηλή ικανότητα απορρόφησης υδρογόνου. Όταν τα άτομα υδρογόνου εισέρχονται στη μήτρα του τιτανίου, θα ενωθούν με το τιτάνιο για να σχηματίσουν ιζήματα υδριδίου του τιτανίου (TiH2). Αυτές οι φάσεις υδριδίου είναι εύθραυστες και σκληρές, κατανέμονται στα όρια των κόκκων ή στο εσωτερικό των κόκκων, καταστρέφοντας τη συνέχεια της μεταλλικής μήτρας. Όταν η περιεκτικότητα σε υδρογόνο υπερβαίνει την κρίσιμη τιμή, το υλικό θα αλλάξει από όλκιμο κάταγμα σε εύθραυστο κάταγμα υπό πίεση και η διαδικασία θραύσης είναι ξαφνική χωρίς εμφανή πλαστική παραμόρφωση, η οποία είναι εξαιρετικά επικίνδυνη.
Υπάρχουν τρία κύρια σενάρια όπου εμφανίζεται ευθραυστότητα υδρογόνου σε σωλήνες θέρμανσης τιτανίου. Το πρώτο είναι το τουρσί και η επιφανειακή επεξεργασία. Εάν η φόρμουλα αποξήρωσης είναι ακατάλληλη ή ο χρόνος αποσκλήρυνσης είναι πολύ μεγάλος, η επιφάνεια του τιτανίου θα αντιδράσει με το διάλυμα οξέος για να δημιουργήσει υδρογόνο, το οποίο θα απορροφηθεί από τη μήτρα τιτανίου. Το δεύτερο είναι το φαινόμενο της καθοδικής φόρτισης. Όταν το τιτάνιο βρίσκεται σε ηλεκτρική επαφή με πιο αρνητικά φορτισμένα μέταλλα στον ηλεκτρολύτη ή υπό ακατάλληλη καθοδική προστασία, το υδρογόνο θα καταβυθιστεί στην επιφάνεια του τιτανίου και θα απορροφηθεί. Το τρίτο είναι περιβάλλοντα που περιέχουν υδρογόνο-υψηλής θερμοκρασίας. Σε συνθήκες εργασίας όπως το αέριο υδρογόνο και το υδρόθειο σε υψηλές θερμοκρασίες, ο ρυθμός απορρόφησης υδρογόνου από το τιτάνιο θα αυξηθεί σημαντικά.
Η θερμοκρασία είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τον ρυθμό απορρόφησης του υδρογόνου. Κάτω από τους 80 βαθμούς, ο ρυθμός απορρόφησης υδρογόνου του τιτανίου είναι πολύ αργός και ο κίνδυνος ευθραυστότητας του υδρογόνου είναι χαμηλός. μεταξύ 80–160 μοιρών, ο ρυθμός απορρόφησης υδρογόνου αυξάνεται σταδιακά και θα πρέπει να δοθεί προσοχή στη μακροχρόνια χρήση. πάνω από 160 μοίρες, ο ρυθμός απορρόφησης υδρογόνου αυξάνεται απότομα και η ευθραυστότητα του υδρογόνου γίνεται ένας σημαντικός κίνδυνος. Επιπλέον, η τάση εφελκυσμού θα επιταχύνει τη διαδικασία ευθραυστότητας του υδρογόνου και οι επιφανειακές ζημιές και ελαττώματα θα γίνουν επίσης προτιμώμενοι δίαυλοι για τη διείσδυση του υδρογόνου.
Η πρόληψη της ευθραυστότητας του υδρογόνου πρέπει να ξεκινά από πολλαπλούς συνδέσμους. Πρώτα, ελέγξτε τη διαδικασία του τουρσί. Χρησιμοποιήστε τη φόρμουλα νιτρικού οξέος + υδροφθορικού οξέος για το τουρσί, ελέγξτε αυστηρά τον χρόνο αποξήρανσης και εκτελέστε επεξεργασία οξείδωσης μετά την αποξήρανση για να επισκευάσετε το επιφανειακό φιλμ οξειδίου. Δεύτερον, αποφύγετε τη γαλβανική σύζευξη με ενεργά μέταλλα και μην εφαρμόζετε καθοδική προστασία σε εξοπλισμό τιτανίου - το φυσικό φιλμ οξειδίου του τιτανίου επαρκεί για αντιδιαβρωτική προστασία και η καθοδική προστασία θα προκαλέσει φόρτιση υδρογόνου. Τρίτον, ελέγξτε τη θερμοκρασία εργασίας. Σε περιβάλλοντα-που περιέχουν υδρογόνο, προσπαθήστε να αποφύγετε τη μακροχρόνια-χρήση άνω των 160 μοιρών. Τέταρτον, η επιφανειακή οξείδωση ή η επεξεργασία ανοδίωσης μπορεί να σχηματίσει ένα παχύτερο φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια, το οποίο λειτουργεί ως φραγμός στη διείσδυση του υδρογόνου.
Πίνακας 1 Επίπεδα κινδύνου ευθραυστότητας υδρογόνου και μέτρα πρόληψης για σωλήνες τιτανίου
表格
| Επίπεδο Κινδύνου | Τυπική κατάσταση λειτουργίας | Ρυθμός Απορρόφησης Υδρογόνου | Βασικό Μέτρο Πρόληψης |
|---|---|---|---|
| Χαμηλού κινδύνου | Θερμοκρασία δωματίου, ουδέτερο υδατικό διάλυμα, χωρίς καθοδική φόρτιση | Πολύ αργό, σχεδόν αμελητέο | Συντήρηση ρουτίνας, χωρίς ειδική θεραπεία |
| Μεσαίου Κινδύνου | 80–160 μοίρες, αποξίδωση ασθενούς οξέος, περιστασιακή γαλβανική επαφή | Αργή, σωρευτική επίδραση μακροπρόθεσμα | Ελέγχετε τον χρόνο αποξείδωσης, αποφύγετε τη γαλβανική σύζευξη |
| Υψηλού κινδύνου | Πάνω από 160 μοίρες, μακροχρόνια οξίνιση, καθοδική προστασία | Γρήγορη, εμφανής ευθραυστότητα | Απαγορεύστε την καθοδική προστασία, προσθέστε επίστρωση φραγμού υδρογόνου |
| Σοβαρός κίνδυνος | Υψηλή-θερμοκρασία υδρόθειο, περιβάλλον υδρογόνου υψηλής-πίεσης | Πολύ γρήγορη, γρήγορη αποτυχία | Επιλέξτε ειδικό κράμα τιτανίου ανθεκτικό στο υδρογόνο- |
Η επιστημονική κατανόηση και η πρόληψη της ευθραυστότητας του υδρογόνου μπορεί να δώσει πλήρη σημασία στα πλεονεκτήματα αντοχής στη διάβρωση των σωλήνων θέρμανσης τιτανίου, αποφεύγοντας τους κινδύνους ξαφνικής αστοχίας.
