กลไกของแผนการควบคุมการป้องกันกระบวนการ-การแตกหักแบบเปราะของไฮโดรเจนในท่อทำความร้อนไทเทเนียม

ไทเทเนียมมีแนวโน้มที่จะดูดซับไฮโดรเจนอย่างมาก อะตอมไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างการขจัดคราบตะกรัน การเชื่อม การป้องกันแคโทด และการกัดกร่อนตัวกลางที่เป็นกรดจะแทรกซึมเข้าไปในเมทริกซ์ไทเทเนียม เมื่อความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนเกินขีดจำกัดความอิ่มตัว ไททาเนียมไฮไดรด์ที่เปราะจะตกตะกอนตามขอบเขตของเกรนและการเคลื่อนตัว ส่งผลให้ความเป็นพลาสติกและความเหนียวของวัสดุลดลงอย่างมาก ภายใต้ภาระของวงจรความร้อน ความเครียดในการประกอบ และความดันปานกลางภายใน รอยแตกขนาดเล็กจะงอกอย่างรวดเร็วและขยายออกไปตามโซนการกระจายของไฮไดรด์ ส่งผลให้ท่อความร้อนแตกเปราะอย่างกะทันหันโดยไม่เสียรูปพลาสติกอย่างเห็นได้ชัด การแตกตัวของไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในโหมดความล้มเหลวฉับพลันที่สร้างความเสียหายได้มากที่สุดสำหรับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนไทเทเนียม

1. กลไกจุลภาค-ของการดูดซับและการแตกตัวของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนที่เพิ่งเกิดใหม่ซึ่งสร้างขึ้นในสภาพการทำงานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสามารถผ่านฟิล์มพาสซีฟไททาเนียมไดออกไซด์บางๆ ได้อย่างง่ายดาย และกระจายเข้าสู่โครงตาข่ายไทเทเนียม ด้วยการสะสมไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่อง ไฮโดรเจนที่มีความอิ่มตัวมากเกินไปจะรวมตัวกับไทเทเนียมเพื่อสร้างเฟสไทเทเนียมไฮไดรด์ที่ขุย แข็ง และเปราะ เฟสไฮไดรด์มีการขยายตัวทางความร้อนและคุณสมบัติทางกลที่ไม่ตรงกันกับโลหะฐานไทเทเนียม ทำให้เกิดความเค้นตกค้างบนพื้นผิวอย่างรุนแรง ความเค้นดึงจะมุ่งไปที่บริเวณที่มีการตกตะกอนของไฮไดรด์เพื่อฉีกเมทริกซ์และสร้างรอยแตกขนาดเล็ก รอยแตกร้าวแพร่กระจายอย่างรวดเร็วไปตามโครงข่ายไฮไดรด์จนกระทั่งทะลุผนังท่อและทำให้เกิดการรั่วไหลและแตกหัก ซึ่งแตกต่างจากการแตกร้าวที่เกิดจากการแตกตัวของไฮโดรเจนจากเหล็กกล้าไร้สนิม- การแตกตัวของไทเทเนียมถูกครอบงำโดยการตกตะกอนของเฟสไฮไดรด์และการแยกส่วนต่อของเฟส

2. ขั้นตอนการทำงานที่สำคัญซึ่งมีแนวโน้มว่าจะเกิดการซึมของไฮโดรเจน

การดองด้วยกรดเพื่อการกำจัดออกไซด์โดยไม่มีสารยับยั้งไฮโดรเจน ทำให้เกิดการซึมผ่านของไฮโดรเจนจำนวนมาก

การเชื่อมที่ไม่มีการป้องกันอาร์กอนอย่างสมบูรณ์ โดยที่ความชื้นจะสลายตัวเป็นไฮโดรเจนและบุกรุกเนื้อเชื่อม

การป้องกันแคโทดิกที่มีการป้องกันมากเกินไป- ที่มีศักยภาพเชิงลบมากเกินไป ทำให้เกิดปฏิกิริยาวิวัฒนาการไฮโดรเจนที่รุนแรง

การแช่ระยะยาว-ในกรดไฮโดรฟลูออริก น้ำเสียที่มีฟลูออไรด์ และของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่เป็นกรดเข้มข้น

การจัดเก็บแบบปิดผนึกโดยมีไอน้ำตกค้างอยู่ภายในท่อ ซึ่งจะสลายตัวเป็นไฮโดรเจนภายใต้สภาวะการให้ความร้อน

3. ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดความเปราะบางของไฮโดรเจน

ไม่มีการอบด้วยดีไฮโดรจีเนชันหลังจากไฮโดรเจน-ทำให้เกิดกระบวนการต่างๆ เช่น การดองและการเชื่อม

อุณหภูมิในการทำงานต่ำขัดขวางการหลบหนีของไฮโดรเจนและเร่งการตกตะกอนของไฮไดรด์

ความเค้นตกค้างแรงดึงสูงจากการดัดงอด้วยความเย็นและการขึ้นรูปที่ช่วยลดเกณฑ์การแตกร้าวที่สำคัญ

รอยขีดข่วนและการรวมตัวของพื้นผิวทำหน้าที่เป็นตำแหน่งการรวมตัวของไฮโดรเจนที่มีลำดับความสำคัญ

การสัมผัสโดยตรงกับโลหะที่ไม่เหมือนกันทำให้เกิดการกัดกร่อนของกัลวานิกและเกิดไฮโดรเจนเพิ่มเติม

4. มาตรการควบคุมเชิงป้องกันการเชื่อมโยงอย่างเป็นระบบ-

1. เติมตัวยับยั้งไฮโดรเจนในระหว่างกระบวนการดอง

ใช้สารเติมแต่งพิเศษเพื่อยับยั้งปฏิกิริยาการลดไฮโดรเจนไอออน ควบคุมระยะเวลาในการดองอย่างเคร่งครัดเพื่อป้องกันการกัดกร่อนมากเกินไป-

② ใช้ข้อกำหนดการเชื่อมแบบป้องกันอาร์กอนสองด้าน-เต็มรูปแบบ

แยกอากาศและความชื้นออกอย่างสมบูรณ์ ลวดเชื่อมฟิลเลอร์ให้แห้งสนิทก่อนใช้งานเพื่อกำจัดแหล่งไฮโดรเจน

3 ปรับเทียบช่วงศักยภาพการป้องกันแคโทด

ห้ามมีการป้องกันที่อาจเกิดขึ้นเชิงลบมากเกินไปเพื่อตัดปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจนที่แหล่งกำเนิด

④ ดำเนินการบำบัดด้วยความร้อนด้วยดีไฮโดรจีเนชันที่อุณหภูมิต่ำ-

หุ้มฉนวนชิ้นงานที่อุณหภูมิ 200~300 องศาเพื่อให้มีเวลาเพียงพอในการขับไฮโดรเจนที่ละลายออกจากเมทริกซ์

⑤ ปรับองค์ประกอบขนาดกลางให้เหมาะสมและการทดสอบแบบไม่ทำลายเป็นประจำ

ลดความเข้มข้นของฟลูออไรด์และกรดแก่ในของเหลวในกระบวนการ ใช้การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นระยะๆ เพื่อตรวจจับไฮไดรด์-รอยแตกภายในที่เกิดจากไฮไดรด์

5. ตารางเปรียบเทียบผลการป้องกัน

表格

บทสรุป

การเปราะของไฮโดรเจนของท่อทำความร้อนไทเทเนียมเกิดจากการซึมผ่านของไฮโดรเจนเข้าไปในเมทริกซ์ การตกตะกอนของเฟสไฮไดรด์ที่เปราะ และการแตกร้าวของความเครียดจากพื้นผิว วิธีการควบคุมหลัก ได้แก่ การปิดกั้นช่องทางการสร้างไฮโดรเจนในกระบวนการผลิต การบังคับให้ไฮโดรเจนหลบหนีผ่านการบำบัดความร้อน การกำจัดความเค้นตกค้างจากแรงดึง และปรับปรุงการกัดกร่อนปานกลาง การจัดการ-แบบวนรอบของการรักษาพื้นผิว การเชื่อม การป้องกัน-การป้องกันการกัดกร่อน และการตรวจสอบตามปกติสามารถกำจัดอุบัติเหตุการแตกร้าวกะทันหันที่เกิดจากการแตกตัวของไฮโดรเจนของอุปกรณ์ทำความร้อนไทเทเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ