Titan có xu hướng hấp thụ hydro cực kỳ mạnh. Các nguyên tử hydro được tạo ra trong quá trình tẩy cặn, hàn, bảo vệ catốt và ăn mòn môi trường axit sẽ xuyên qua ma trận titan. Khi độ hòa tan của hydro vượt quá giới hạn bão hòa, titan hydrua giòn sẽ kết tủa dọc theo ranh giới hạt và sự sai lệch, làm giảm đáng kể độ dẻo và độ bền của vật liệu. Dưới tải chu trình nhiệt, ứng suất lắp ráp và áp suất trung bình bên trong, các vết nứt nhỏ nhanh chóng xuất hiện và kéo dài dọc theo các vùng phân phối hydrua, dẫn đến ống gia nhiệt bị gãy giòn đột ngột mà không bị biến dạng dẻo rõ ràng. Độ giòn hydro là một trong những chế độ hư hỏng đột ngột có sức tàn phá lớn nhất đối với thiết bị trao đổi nhiệt titan.
1. Cơ chế vi mô hấp thụ và làm giòn hydro
Hydro mới sinh ra trong điều kiện làm việc ăn mòn dễ dàng đi qua màng thụ động titan dioxide mỏng và khuếch tán vào mạng titan. Với sự tích tụ hydro liên tục, hydro quá bão hòa kết hợp với titan để tạo thành các pha titan hydrua dễ vỡ, cứng và giòn. Pha hydrua có độ giãn nở nhiệt và tính chất cơ học không khớp với kim loại cơ bản titan, tạo ra ứng suất dư bề mặt nghiêm trọng. Ứng suất kéo tập trung tại các vị trí kết tủa hydrua làm rách nền và hình thành các vết nứt nhỏ. Các vết nứt lan truyền nhanh chóng dọc theo mạng lưới hydrua cho đến khi xuyên qua thành ống và gây rò rỉ, gãy. Không giống như vết nứt do hydro -bằng thép không gỉ gây ra, độ giòn của titan bị chi phối bởi sự kết tủa pha hydrua và sự phân tách bề mặt pha.
2. Quy trình làm việc chính dễ bị hydro xâm nhập
Tẩy axit để loại bỏ oxit mà không có chất ức chế hydro, dẫn đến sự thẩm thấu hydro lớn;
Hàn mà không có sự che chắn hoàn toàn bằng argon, nơi hơi ẩm phân hủy thành hydro và xâm nhập vào kim loại mối hàn;
-bảo vệ catốt được bảo vệ quá mức với điện thế âm quá mức gây ra phản ứng tạo ra hydro dữ dội;
ngâm lâu dài trong axit hydrofluoric, nước thải florua và chất lỏng ăn mòn có tính axit mạnh;
Bảo quản kín với hơi nước còn sót lại bên trong ống, hơi nước này sẽ phân hủy thành hydro trong điều kiện gia nhiệt.
3. Các yếu tố chính làm trầm trọng thêm tình trạng giòn hydro
Không khử hydro sau các quá trình sản xuất hydro-chẳng hạn như tẩy chua và hàn;
Nhiệt độ vận hành thấp cản trở sự thoát hydro và tăng tốc độ kết tủa hydrua;
Ứng suất dư kéo cao do uốn nguội và tạo hình làm giảm ngưỡng nứt tới hạn;
Các vết xước và tạp chất trên bề mặt đóng vai trò là vị trí tập hợp hydro ưu tiên;
Tiếp xúc trực tiếp với các kim loại khác nhau gây ra sự ăn mòn điện và tạo thêm hydro.
4. Các biện pháp kiểm soát phòng ngừa liên kết toàn bộ{1}}có hệ thống
① Thêm chất ức chế hydro trong quá trình ngâm chua
Sử dụng các chất phụ gia tẩy rửa đặc biệt để hạn chế phản ứng khử ion hydro; kiểm soát chặt chẽ thời gian ngâm chua để ngăn chặn-sự ăn mòn quá mức.
② Triển khai thông số kỹ thuật hàn che chắn argon hai mặt-đầy đủ
Cô lập hoàn toàn không khí và độ ẩm; Làm khô hoàn toàn dây hàn trước khi sử dụng để loại bỏ nguồn hydro.
③ Hiệu chỉnh phạm vi tiềm năng bảo vệ catốt
Cấm bảo vệ quá mức tiềm năng tiêu cực quá mức để cắt đứt phản ứng tiến hóa hydro tại nguồn.
④ Tiến hành xử lý nhiệt khử hydro ở nhiệt độ thấp
Cách nhiệt phôi ở nhiệt độ 200 ~ 300 độ trong thời gian đủ để đẩy hydro hòa tan ra khỏi nền.
⑤ Tối ưu hóa thành phần môi trường và kiểm tra không phá hủy thường xuyên
Giảm nồng độ florua và axit mạnh trong chất lỏng xử lý; áp dụng kiểm tra siêu âm định kỳ để phát hiện các vết nứt bên trong-do hydrua gây ra.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Chế độ xử lý & dịch vụ | Nguy cơ giòn do hydro | Đề xuất ứng dụng |
|---|---|---|
| Dưa chua không có chất ức chế + không khử hydro | Nguy cơ gãy xương giòn đột ngột rất cao | Chỉnh sửa quy trình và thực hiện khử hydro ngay lập tức |
| Bổ sung chất ức chế + khử hydro sau quá trình-nướng | Về cơ bản loại bỏ các mối nguy làm giàu hydro | Quy trình tiêu chuẩn bắt buộc đối với các bộ phận titan |
| Hoàn thành hàn argon{0}}được bảo vệ + kiểm soát thành phần trung bình | Hiệu suất chống giòn ổn định lâu dài- | Chương trình ưu tiên cho florua-có điều kiện làm việc khắc nghiệt |
Phần kết luận
Sự giòn hydro của ống gia nhiệt titan bắt nguồn từ sự thẩm thấu hydro vào ma trận, kết tủa các pha hydrua giòn và nứt ứng suất bề mặt. Các phương pháp kiểm soát cốt lõi bao gồm chặn các kênh tạo hydro trong quy trình sản xuất, buộc hydro thoát ra ngoài thông qua xử lý nhiệt, loại bỏ ứng suất dư kéo và cải thiện khả năng ăn mòn môi trường. Quản lý-vòng kín về xử lý bề mặt, hàn, bảo vệ chống-ăn mòn và kiểm tra định kỳ có thể loại bỏ một cách hiệu quả các tai nạn đứt gãy đột ngột do hiện tượng giòn hydro của thiết bị gia nhiệt bằng titan.
