钛合金氢脆的失效分析
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钛合金氢脆的失效分析本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March钛合金氢脆的失效分析摘要:氢脆是钛合金在使用过程中失效的主要原因之一,它严重影响着钛合金的生产和应用。
本文主要介绍了钛合金氢脆的机理、影响因素、预防措施及应用等进行了阐述,并对存在的问题和发展前景进行探讨。
关键词:钛合金,氢脆,机理,影响因素,预防措施Failure analysis of titanium alloys to hydrogen embrittlement ABSTRACT:Hydrogen embrittlement is one of the main reasons for failure of titanium alloy in the course of it a serious impact on the titanium alloy production and applications. This paper describes the mechanism of the titanium alloy to hydrogen embrittlement, influencing factors, preventive measures and applications are described and the problems and prospects to explore.KEY WORDS:Titanium alloys, hydrogen embrittlement, influencing factors, preventive measures引言由于钛合金优良的比强度、刚性和耐腐蚀性能以及它们在高温下的良好性能,而成为广泛地用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中,被誉为现代金属[1]。
钛及钛合金的失效与其预防钛及钛合金是20世纪50年代兴起的一种重要结构金属,被联合国《世界经济的未来》报告誉为继钢、铝之后21世纪的第三金属。
钛及钛合金具有许多优异的性能,比如低密度,高熔点,高比强度,耐腐蚀性能优异,高低温性能好,无磁性,声波和振动的低阻尼特性,生物相容性好,具有超导特性、形状记忆和吸氢特性等,被称为“太空金属”和“海洋金属”,在航空航天、海洋开发、化工、冶金、电力、医用材料、体育休闲业、汽车等领域有着广阔的应用。
钛及其合金在航空航天领域[1]得以广泛应用,在航空发动机上不断取代铝合金、镁合金及钢构件。
这得益于钛合金的高比强度远超过强度高而密度大的钢以及重量轻但强度较低的铝合金;并且钛合金的耐热性远高于铝合金,目前先进耐热钛合金的工作温度可达550℃~600℃,同时低温钛合金则在-253℃还能保持良好的塑性;另外钛及其合金优良的抗蚀性,特别是在海水和海洋大气中抗蚀性极高,这对舰载飞机、水上飞机以及沿海地区服役的飞机都十分有利。
尽管钛合金具有诸多优点,但也存在一些缺点限制了它的应用。
钛及其合金的弹性模量低,容易变形失稳,不宜作细长杆件和薄壁件;钛及其合金导热性差、摩擦系数高,容易导致粘连,不宜用作有摩擦关系的零部件;制造成本高等。
钛及其合金不仅在军事领域得到广泛应用,其在民用工业领域的应用也日益增多。
由于这些钛制构件的受力状况和工作环境各不相同,其常见的失效模式主要有:1.疲劳断裂;2.腐蚀损伤,如钛合金的氧污染、应力腐蚀断裂、氢脆等;3.摩擦损伤,如外物磨蚀、冲刷等;4.失稳,由于刚性不够而在使用条件下失稳失效;5.蠕变失效,包括变形过大、蠕变断裂、蠕变脆化等。
1. 疲劳断裂失效疲劳断裂是零部件在交变载荷(应力或应变)反复作用下的累积损伤过程,这是钛合金零部件最主要的失效模式,如压气机颤振引起叶片的低周疲劳、振动引起转子叶片的高周疲劳等。
(1)低周疲劳断裂金属在交变载荷作用下由于塑性应变的循环作用而引起的疲劳破坏叫做低周疲劳,也称塑性疲劳或应变疲劳。
HIC 的类型1、 氢气压力引起的开裂溶解在材料中的H 在某些缺陷部位析出气态氢H 2(或与氢有关的其它气体),当H 2的压力大于材料的屈服强度时产生局部塑性变形,当H 2的压力大于原子间结合力时就会产生局部开裂。
某些钢材在表面酸洗后能看到象头发丝一样的裂纹,在断口上则观察到银白色椭圆形斑点,称为白点。
白点的形成是氢气压力造成的。
钢的化学成分和组织结构对白点形成有很大影响,奥氏体钢对白点不敏感;合金结构钢和合金工具钢中容易形成白点。
钢中存在内应力时会加剧白点倾向。
焊接件冷却后有时也能观察到氢致裂纹。
焊接是局部冶炼过程,潮湿的焊条及大气中的水分会促进氢进入焊接熔池,随后冷却时可能在焊肉中析出气态氢,导致微裂纹。
焊接前烘烤焊条就是为了防止氢致裂纹。
2、氢化物脆化许多金属(如Ti 、Zr 、Hf 、V 、Nb 、Ta 、稀土等)能够形成稳定的氢化物。
氢化物属于一种脆性相,金属中析出较多的氢化物会导致韧性降低,引起脆化。
3、氢致滞后断裂材料受到载荷作用时,原子氢H 向拉应力高的部位扩散形成H 富集区。
当H 的富集达到临界值时就引起氢致裂纹形核和扩展,导致断裂。
由于H 的扩散需要一定的时间,加载 后要经过一定的时间才断裂,所以称为氢致滞后断裂。
氢致滞后断裂的外应力低于正常的抗拉强度,裂纹试件中外加应力场强度因子也小于断裂韧度。
氢致滞后断裂是可逆的,除去材料中的氢就不会发生滞后断裂。
即使在均匀的单向外加应力下,材料中的夹杂和第二相等结构不均匀处也会产生应力集中,导致氢的富集。
设应力集中系数为α,则σh =ασ,应力集中处的氢浓度为:式中,C H -合金中的平均氢浓度;V H -氢在该合金中的偏摩尔体积(恒温、恒压下加入 1 摩尔氢所引起的金属体积的变化)。
若氢的浓度达到临界值C th 时断裂,对应的外应力即为氢致滞后断裂的门槛应力σth ,即:•若σth 裂;• 若σ>σth ,经过时间 t f 后,发生断裂,且应力越大,滞后断裂时间越短。
钛合金紧固件的氢脆!GAF2021 全球螺丝君技术大会暨高端紧固件“智”造、应用工程博览会5月12-16日,即将开幕!立即登记免费领票氢渗入金属材料后,会导致金属损伤,使金属零件在低于材料屈服极限的应力作用下发生脆性断裂失效,这种现象就称为“氢脆”。
金属氢脆,表现形式主要有两大类:一类是延迟断裂;另一类是材料性能变坏、变脆。
合金钢氢脆的主要表现形式,是前者,而钛合金氢脆的主要表现形式,是后者。
01钛合金氢脆的机理合金钢发生氢脆断裂的机理是:当一定量的氢渗入合金钢材料后,以游离态氢原子、氢离子等形态在材料中游离,从低应力区向高应力区聚集,向材料中的气孔、夹杂、微裂纹等缺陷处聚集,互相结合形成氢分子,从而使氢的压力增大。
当压力达到一定程度后,材料的微裂纹就会扩大、延伸,以释放压力,而氢分子则以氢气的形式逸出材料。
在拉应力作用下,游离氢继续向新扩展的微裂纹聚集、增压,使其继续扩展,最后演变成更大的裂纹。
反复聚集,裂纹反复扩展、增大、延伸,最终导致材料断裂。
整个过程需要一定的时间,这就形成了所谓的“延迟断裂”。
钛合金的氢脆的机理与特点不同于合金钢,钛合金中的氢不能以分子形态渗入钛基体,而是与钛合金表面接触后,首先发生表面物理吸附和化学吸附(活性吸附),氢分子离解出氢原子,氢原子便以极快的速度向钛合金基体内部扩散。
当吸氢量超过其最大溶解度时,扩散到钛中的氢原子就会以固溶状态或氢化物形式存在。
氢原子在钛合金中扩散后的分布并不是均匀的,而是有一定的“偏聚”。
与合金钢类似,材料的缺陷(如位错、晶界、沉淀相或夹杂物与基体相界面、气孔、微裂纹等)是氢喜欢聚集的地方,往往也是氢脆的断裂源。
02钛合金氢脆的分类第一类氢脆的典型形式就是氢化物氢脆。
含氢的α钛发生冷却或者含氢的β钛共析分解时,都会析出新的化合物氢化钛(TiH)。
氢化钛是一种稳定的脆性物质,它与基体晶粒之间的结合力相对较弱,二者的弹性、塑性差异较大,受到应力后的应变不协调,基体晶粒与氢化钛晶粒之间的界面就会产生微裂纹,这种裂纹一般沿晶间迅速扩展、扩大,最终导致材料断裂。
氢脆断裂的失效分析1. 氢损伤的特点和分类氢损伤指在金属中发生的一些过程,这些过程导致金属的承载能力因氢的出现而下降。
氢损伤可以按照不同方式分类。
按照氢损伤敏感性与应变速度的关系分为两大类。
第一类氢损伤的敏感性随应变速度的增加而增加,其本质的是在加载前材料内部已存在某种裂纹源,故加载后在应力作用下加快了裂纹的形成和扩展。
第二类氢损伤的敏感性随应变速度的增加而降低,其本质是加载前材料内部并不存在裂纹源,加载后由于应力与氢的交互作用逐渐形成裂纹源,最终导致材料的脆性断裂。
1.1第一类氢损伤第一类氢损伤包括以下几种形式:(1)氢腐蚀由于氢在高温高压下与金属中第二相夹杂物货合金添加物发生化学反应,生成的高压气体,这些高压气体造成材料的内裂纹和鼓泡,使晶界结合力减弱,最终使金属失去强度和韧性。
(2)氢鼓泡过饱和的氢原子在缺陷位置(如夹杂)析出后,形成氢分子,在局部造成很高氢气压,引起表面鼓泡货内部裂纹。
(3)氢化物型氢脆氢与周期表中ⅣB或ⅤB族金属亲和力较大,容易生成脆性的氢化物相,这些氢化物在随后受力时成为裂纹源和扩展途径。
氢在上述三种情况下造成了金属的永久性损伤,使材料的塑性或强度降低,即使从金属中除氢,这些损伤也不能消除,塑性或强度也不能恢复,故称为不可逆损伤。
1.2第二类氢损伤第二类氢损伤包括以下几种形式:(1) 应力诱发氢化物型氢脆在稀土、碱土及某些过渡族金属中,当氢含量不高时,氢在固溶体中的过饱和度较低,尚不能自发形成氢化物。
在加载后,由于应力作用,使氢在应力集中处富集,最终形成氢化物。
这种应力应变作用诱发的氢化物相变。
只是在较低的应变速度下出现的。
然而,一旦出现氢化物,即使去载荷除氢,静止一段时间后,再高速变形,塑性也不能恢复故也属于不可逆氢脆。
(2) 可逆氢脆含氢金属在缓慢的变形中逐渐形成裂纹源,裂纹扩展后最终发生脆断。
但在未形成裂纹前,去载荷除氢,静止一段时间后再高速变形,材料的塑性可以得到恢复,为可逆氢脆。
钛合金的氢脆腐蚀杨婧摘要:钛是最易吸氢的工业材料, 其氢腐蚀主要表现为氢脆。
化学工业中使用钛所发生的事故大部分是由钛的吸氢而造成氢脆破裂引起。
钛氢脆一直是钛作为结构材料能否获得广泛安全使用的威胁。
本分别对钛氢脆的机理、氢脆研究方法、影响因素、评价方法、预防措施及应用等进行了阐述, 并对存在的问题和发展前景进行探讨.关键词: 钛; 氢脆; 腐蚀1 前言钛及其合金具有一系列优异特性, 广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中, 被誉为现代金属. 然而, 钛及其合金生产使用的早期, 由于氢的作用导致的脆断经常发生. 随着钛冶金和制造水平的提高, 钛及其合金中氢含量明显减低, 由冶金、制造产生的氢脆问题极少发生. 然而, 钛及其合金在海水淡化、海水冷却器、核废料处理等环境中使用时仍发生氢脆, 引起早期损伤. 到 20 世纪 70 年代后期钛氢脆的研究得到充分的重视. 由于钛及其合金在计算机、能源、生物医学材料、形状记忆合金、储氢、超导材料等高新技术领域的应用日渐兴起, 以及技术的进步带来的生产成本的降低, 氢脆的研究今后将更加深入。
2 钛合金的氢脆研究历史金属的氢渗透早在1863 年就被发现 ,钛在氯化物G 液以及在还原性酸中的氢脆也已经有报道。
俄国在这方面研究的比较早, 1949 年,第一篇氢影响TiI4 性质的文章发表;1954 年还发现了钛合金制造的航空零件由于氢含量高不能使用;1954~1955 年间,有一大批关于钛氢脆的文章出现;1970 年,开始研究钛合金的断裂韧性问题,1972~1973 年 ,主要探索分子氢气氛中钛合金的工作性能。
直至 70 年代 ,钛冶金工业中的氢问题基本解决。
3 钛合金材料的分类钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。
钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。
钛是同素异构体,熔点为1668℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方晶格结构,称为β钛。
氢脆失效危害巨大,它是如何发生的,生产过程中如何预防?一、氢脆的概念及机理氢脆是工程失效分析中经常提到的一个术语。
顾名思义,它是由氢引起的金属材料的脆化。
其机理是氢原子沿晶界进驻晶界并向内扩散并聚集,并在应力作用下最终导致沿晶界开裂,从而导致金属材料最终产生脆性断裂。
与氢脆相关联的另一种失效模式是应力腐蚀。
氢脆机理非常复杂,氢脆断裂现象多种多样。
国内外氢脆理论有很多种,如位错钉扎理论、晶界聚集理论、氢气泡理论、脆性相理论等。
迄今为止,还没有统一的理论能够解释所有的氢脆现象。
但从理论上讲,氢不仅能使金属材料变脆,也能使金属材料变韧,即氢能致软化也能硬化。
在失效分析中,特别是在断裂分析中,裂纹并不总是以脆性的形式出现,而是也会以韧窝断裂的形式出现。
二、氢的来源及其在金属中的存在形态金属材料中氢的来源一般有两种。
一种是内氢,也就是材料内部含有的氢,其来源有:1.金属材料在冶炼、焊接或熔铸的时候导致内部残留的氢;2.金属材料在化学及电化学处理过程中,如电镀、酸洗时,进入金属内部的氢。
另一种是环境氢,即外来的氢。
零件或构件处于含氢的环境中工作,简称“临氢”。
金属材料在含氢的高温气氛中加热时,进入金属内部的氢。
氢在金属中的存在形态有如下几种:溶解氢:以间隙原子状态固溶于金属中的氢[H];化合氢:形成各种氢化物;TiH、NiH、VH、ZrH、NbH等分子氢:气态H2存在于金属内部的气孔、裂缝中;氢还可以与各种合金元素溶质原子、晶体缺陷、各种化合物相发生程度不同的结合。
如与位错结合成为Cottrell气团。
三、氢脆的种类及其特征1. 氢蚀(氢+第二相→高压气体)发生氢鼓泡的温度较高,在205-595℃。
例如碳钢在300-500℃的高压氢气氛中工作,氢与钢中的碳结合生成CH4而断裂。
反应公式:H+C=H4C。
宏观断口形貌呈氧化色,颗粒状;微观断口晶界明显加宽,呈沿晶断裂。
2. 白点(发裂)通常发生于大型钢锻件中。
钛合金氢脆的失效分析摘要:氢脆是钛合金在使用过程中失效的主要原因之一,它严重影响着钛合金的生产和应用。
本文主要介绍了钛合金氢脆的机理、影响因素、预防措施及应用等进行了阐述,并对存在的问题和发展前景进行探讨。
关键词:钛合金,氢脆,机理,影响因素,预防措施Failure analysis of titanium alloys to hydrogenembrittlementABSTRACT:Hydrogen embrittlement is one of the main reasons for failure of titanium alloy in the course of it a serious impact on the titanium alloy production and applications. This paper describes the mechanism of the titanium alloy to hydrogen embrittlement, influencing factors, preventive measures and applications are described and the problems and prospects to explore.KEY WORDS:Titanium alloys, hydrogen embrittlement, influencing factors, preventive measures引言由于钛合金优良的比强度、刚性和耐腐蚀性能以及它们在高温下的良好性能,而成为广泛地用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中,被誉为现代金属[1]。
但是,当这些合金与含氢环境接触时,钛合金和氢之间的相互作用便会产生极端和严重的问题,造成脆化或开裂,形成氢脆。
氢脆是石油、天然气、化工、冶金、航空、航天、核工业、能源等部门机械失效的主要原因之一,因此备受人们的重视,对其行为、规律、机理和控制进行了广泛的研究,并取得了丰富的成果。
1 钛合金氢脆的机理氢脆(hydrogen embrittlement)是指氢原子(H)侵人材料内部并且在一些晶格缺陷聚集巾形成氢分子(H2),体积膨胀导致材料内部破裂[2]。
造成材料氢脆的氢原子来源很多,在这些氢原子来源中,有的是材料加工或制造过程无意产生的。
1.1 氢与钛的相互作用氢一钛间的相互作用,主要是氢在钛的α和β相溶解度的变化和形成氢化物,对于不同钛合金,氢对其的影响也不一样。
氢和钛的相互作用,随着直接由β相形成的仅+氢化物相而发生一简单的共析转变形式,氢对β相区强烈稳定的影响导致α一β转变温度从882。
C下降到300。
C的一共析温度。
在600。
C以上的高温下,氢在β相中的最终溶解度(未形成氢化物相)可高达50at.%。
然而,在α相中,300℃下氢的最终溶解度只有近7at.%,并且随温度下降而快速下降。
在第Ⅳ族过渡金属中,氢趋向于占据四面体间隙位置。
结果,由于相对开放的体心立方(bcc)结构造成了β钛中氢较高的溶解度及快速扩散(尤其在高温下),此bcc结构由12个四面体和6个八面体间隙构成。
相比之下,α钛的密排六方(hcp)晶格则只有4个四面体和2个八面体间隙位置。
采用LECO RH一404定氢仪测定经形变热处理后获得两种不同显微组织一双相和完全片状组织的Ti一6A1—4V合金在不同注入条件下电化学加氢后的氢含量。
比较电化学加氢后在双相和完全片状组织的Ti一6A1—4V合金中的吸氢情况,发现不管注入条件如何,片状组织合金中所吸收的氢浓度总是高于双相组织中的。
因为氢在β相中的扩散速率比在α相中的大几个数量级,所以具有更为连续的β相的显微组织,诸如完全片状的显微组织将比β相不连续的显微组织,诸如双相显微组织中细的等轴α吸收更多的氢。
提高外加电流密度导致两种材料的氢浓度更高,但完全片状组织的合金吸收的氢还是更多些。
通过实验发现在室温下钛的氢化物氢化钛有3种不同的类型,即δ、ε和γ[3]。
随着氢原子占据四面体间隙位置(CaF2结构),δ一氢化物(TiHχ)具有面心立方晶格,而δ一氢化物的非化学计量系数X范围很大1.5—1.99)。
在氢浓度高时(x≥1.99),δ一氢化物便从无扩散型的转变成面心四方(fct)结构(37~C以下c/a≤1)的ε一氢化物。
而在氢浓度低时(1—3at.%),便形成c/a>1的fct结构的亚稳态γ一氢化物。
在γ一氢化物结构中,氢原子占据了1/2的四面体间隙位置。
1.2 钛合金氢脆的机理钛发生氢脆的过程实质上就是氢在钛中积聚生成钛氢化物,并在钛基体中渗透扩散,最后导致脆性开裂的过程。
氢在钛中的扩散渗透过程包括如下进程[4]:一是渗入钛基体中的氢与钛氢化合物自身分解的氢在氢压的推动作用下在钛基体内的扩散过程;二是氢被位错所携带一同运动而进行的扩散过程;三是形成的钛氢化合物的生成和迁移过程。
氢在钛中有一定的固溶度,该固溶度存在最大临界值,当钛中的氢含量超过了氢在钛中的固溶度时,就与钛结合生成氢化钛。
钛是副族元素,其核外D 轨道存在2个电子空位,扩散在其中的原子氢的核外电子易进入D轨道,钛氢化合物的标准生成吉布斯焓变很负,从热力学角度来说也是很容易生成的。
当氢进一步富集,钛氢化合物就将继续向前延展生成并且积聚。
如果氢与钛形成的钛氢化物的量达到了一定程度,钛基体的塑性就会显著降低,并在外加应力的作用下,钛发生塑性变形,并从氢化物的富集区开始发生脆性断裂。
黄显亚等通过金相显微镜、透射电镜和/ 光衍射仪等手段对EFF 断口的研究发现,EFF 裂纹尖端生成的氢确实进入钛合金基体,并形成氢化物沉淀,并发现氢在钛中的迁移不仅可以依靠扩散,还可能源自位错扫运机制来实现。
2 钛合金氢脆的影响因数2.1 钛合金发生氢脆的条件钛及其合金在使用期问发生氢脆必须同时具备下列3个条件。
①介质的pH值低于3或高于12.②环境温度高于77℃。
但有时在较负的电位下或电化。
学反应产生很高氢压时。
在较低温度下可能发生氢脆。
③存在某种产生氢的作用过程。
2.2 影响因数影响钛合金氢脆的因数有很多,大致可以分为两大类,内部因数和外部因数。
2.2.1 内部因数①成分[5]不同成分的钛合金氢脆敏感性也不一样,Til5Mo3Nb3A1钛合金比Ti15V3Cr3AI3Sn钛合金的氢脆敏感性更大。
具有不稳定B相的Ti6Al1.4VlMo合金比通常的α—Ti或α+β合金的氢脆敏感性更高。
②氢含量[4]氢是钛材发生氢脆的必要因素,但若氢含量不是很高,则对其影响并不大。
当氢在钛中的含量超过固溶度时,就会形成%&’ !。
所以可以通过提高钛合金中氢的固溶度来降低氢脆敏感性。
氢含量越高,钛的氢脆敏感性增加。
③表面状态[4]钛的表面状态对氢的吸收扩散的影响也很显著。
用打磨过后进行真空退火的,并酸洗过的但未作其它处理的试样在不同的温度下作吸氢测量,电流密度在0~10mA/cm2范围内,PH 值在1.3~13之间。
结果发现,打磨过的试样氢吸收最多,真空退火和酸洗试样吸氢量最少。
打磨会引起试样表面膜的缺陷,而真空退火却使其表面膜更牢固。
由此可见,钛表面的钝化膜具有阻滞作用,能减缓氢的扩散渗透。
2.2.2 外部因数[5]①温度温度对钛合金氢致裂纹长大速度有很大的影响。
在较低的温度范围内,温度升高,氢的扩散速度加快,裂纹扩展更快;在较高的温度范围内,由钛的氢化物形成是放热反应,温度升高使氢化物成核困难,从而降低了裂纹扩展速度对于不同的钛合金,裂纹扩展速度达到最大值所对应的临界温度是不同的,Ti6Al6V2sn的临界温度为300K。
②变形速度钛合金的氢脆敏感性与变形速率有关,通常在慢应变速率下的氢脆敏感性较大。
钛合金氢脆敏感的应变速率约为10-4~10-8 S-1。
③应力应力促使氢化物富集和加快各种形态氢在钛及钛合金基体中的扩散。
通常,当钛中的氢化物相不太多时,在受到外界应力或自身的残余应力的作用时,氢化钛会向应力存在的区域富集,降低钛的局部塑性,引起氢脆。
同时,应力还能加快氢在钛中的扩散速度,增大钛的氢脆敏感性。
④介质中性溶液有利于其表面钝化膜的维持和稳定;而强氧化性、还原性溶液对氧化膜有破坏作用,更易于发生氢脆。
⑤表面金属污染当钛表面被金属铁污染时G 会增大钛的吸氢量。
因为铁可以和钛基体形成腐蚀微电池,在腐蚀反应中产生氢,增加了氢进入的活性点和活性通道,使氢的侵入更容易,而且由于这种初生态氢的作用,被破坏的钛表面氧化膜也不容易修复。
3 预防措施避免氢脆发生的最根本方法是将氢原子完全阻隔,然而实际情况常很难避免材料与氢原子接触,下列措施可以有效地减少或防止氢脆失效[6]。
3.1 工艺条件根据设备工艺条件正确合理选用工业纯钛或耐蚀钛合金。
化工钛设备选用应与环境相适应,不能超过钛的使用范围。
某些环境如发烟硝酸、干氯等是严禁使用的。
大于300℃应慎重选用。
必须充分考虑所处生产环境的析氢条件,包括工艺副反应及各种局部腐蚀环境。
3.2 添加剂如工艺允许,可从腐蚀性物料侧添加氧化剂,如空气、Cu2+、Fe3+、Ni+、NO3-、CrO42-、H2O等作为缓蚀剂,可抑制钛腐蚀与吸氢。
物料中亦应排除有害离子与杂质,如F-。
3.3 强化处理对钛设备与零部件实施预氧化处理与其它强化处理,如阳极化,热氧化与化学氧化,它们均能加厚与强化氧化膜、阳极化还可消除铁污染,但人工氧化膜如遭破坏,不能自行修复。
此外,还可进行离子注人与离子氮化等处理。
3.4 退火对钛冷热加工后的零部件进行真空退火,消除应力使成等轴晶粒,消除残余B相,对抗氢脆有利。
对经过一段时间运行后的吸氢零件也可进行真空退火脱氢处理。
3.5 清洗干净安装检修时,防止钛表面损伤,避免铁污染,严禁使用钢制工具敲打、紧固或除垢。
定期进行酸洗(加缓蚀剂)除垢。
3.6 结构改进结构设计,消除缝隙与滞流死角,尽量避免与异金属组成电偶。
阴极保护时必须保证钛的电位高于其吸氢临界电位或选用合适的牺牲阳极。
3.7 缺陷提高钛设备焊接质量,消除气孔与缺陷。
3.8 加强检测应加强化工钛设备的防腐管理,同时应加强对在役钛设备检测,除常规压力容器检测方法外,还应进行现场覆膜金相分析,这是至今无损检测钛设备吸氢与氢脆的较有效的方法。
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