Titaneste un metal foarte reactiv care este extrem de susceptibil la absorbția hidrogenului. Când conținutul de hidrogen din titan ajunge la 0,008%-0,015%, fazele de hidrură asemănătoare acului precipită în material - un fenomen care poate fi observat direct prin microscopie metalografică. Pe măsură ce conținutul de hidrogen continuă să crească, cantitatea și volumul acestor precipitate cresc, compromițând stabilitatea matricei de titan și declanșând diferite forme de coroziune și defecțiune.
Coroziunea și deteriorarea titanului care rezultă din absorbția hidrogenului și formarea ulterioară a hidrurii se manifestă în general în trei moduri:
1. Fragilarea hidrogenului la suprafață: dacă viteza de difuzie a hidrogenului este relativ lentă, hidrurile tind să se concentreze la suprafață. Aceste hidruri de suprafață devin fragile și se desprind, accelerând semnificativ procesul de coroziune pe suprafața materialului.
2. Fisurare indusă de hidrogen (HIC): Sub influența stresului extern, atomii de hidrogen migrează către regiunile de concentrare a tensiunii, unde precipită sub formă de hidruri. Microfisurile din material se extind și se unesc sub stres susținut, ducând în cele din urmă la defecțiune prin fisurare indusă de hidrogen.
3. Fragilarea hidrogenului în vrac: Absorbția extinsă, la nivel înalt de hidrogen în întregul titan, duce la degradarea pe scară largă a microstructurii matricei, ducând la fragilizarea hidrogenului catastrofal la scară mare și defectarea mecanică totală a materialului.
Caracteristici cheie și modele de progresie ale fragilizării hidrogenului în titan
I. Răspunsul proprietăților mecanice la fragilizarea hidrogenului
Defectarea indusă de hidrogen în titan este o formă clasică de fragilizare pe bază de hidrogen pe bază de hidrură, caracterizată printr-o sensibilitate pronunțată la rata de deformare: fractura fragilă are loc numai la deformarea de mare viteză, în timp ce materialul nu prezintă practic nicio susceptibilitate la fragilizarea hidrogenului în condiții de deformare la viteză mică. În ceea ce privește pragurile compoziționale, un conținut de hidrogen care depășește 0,03% în titan reduce semnificativ reducerea suprafeței materialului. În schimb, atunci când conținutul de hidrogen este sub 0,05%, proprietățile mecanice convenționale - cum ar fi rezistența la tracțiune, limita de curgere și alungirea - rămân în mare parte neafectate. Acest lucru indică faptul că testarea mecanică standard este insuficientă pentru evaluarea eficientă a riscului de fragilizare a hidrogenului în materialele din titan.
II. Influența impurităților de fier asupra absorbției hidrogenului și a coroziunii în titan
În timpul prelucrării titanului, contactul cu uneltele din fier - care rezultă în abraziuni de suprafață sau aderența particulelor de fier - creează locuri pentru inițierea coroziunii prin pitting. Aceste impurități exogene de fier servesc, de asemenea, ca căi primare pentru ca atomii de hidrogen să pătrundă în matricea de titan, crescând astfel substanțial probabilitatea atât de absorbție a hidrogenului, cât și de coroziune. În schimb, urme de fier dizolvat în matricea de titan, precum și fazele secundare bogate în fier prezente în microstructură, nu exacerbează coroziunea prin pitting și nici nu exercită niciun impact negativ semnificativ asupra absorbției hidrogenului sau apariției fragilizării hidrogenului.
III. Influența tratamentului de suprafață asupra rezistenței la fragilizarea cu hidrogen
Susceptibilitatea materialelor de titan la absorbția hidrogenului și fragilizarea hidrogenului este strâns legată de metoda de pretratare a suprafeței utilizată. Acest lucru depinde în primul rând de integritatea și stabilitatea filmului de oxid de suprafață, diferite procese oferind diferite grade de protecție:
1. Suprafețele supuse anodizării sau oxidării termice prezintă o peliculă de oxid intactă și densă, oferind cea mai bună rezistență împotriva absorbției hidrogenului și fragilizării hidrogenului.
2. Suprafețele tratate prin decapare (folosind un amestec de acid azotic și acid fluorhidric) sau recoacere oferă un nivel intermediar de protecție.
3. Suprafețele prelucrate prin lustruire mecanică sau sablare prezintă cel mai înalt nivel de activitate chimică; filmul de oxid rezultat oferă o protecție slabă, făcând aceste suprafețe cele mai susceptibile la absorbția hidrogenului și la fragilizarea ulterioară a hidrogenului. Astfel, o peliculă de oxid de suprafață intactă și stabilă servește ca barieră principală împotriva pătrunderii atomilor de hidrogen și prevenirea fragilizării hidrogenului în titan, în timp ce un substrat de titan expus, activ din punct de vedere chimic este foarte predispus la defecțiuni cauzate de absorbția hidrogenului.
IV. Căi primare pentru absorbția hidrogenului în titan
Absorbția hidrogenului în titan are loc de obicei în următoarele patru tipuri de condiții de funcționare:
1. Medii care conțin hidrogen pur sau gaze purtătoare de hidrogen la temperaturi peste 300 de grade.
2. Medii în care se generează hidrogen (atomic) în curs de dezvoltare în timpul proceselor precum coroziunea în crăpături sau coroziunea în reducerea acizilor anorganici.
3. Medii în care se produc atomi de hidrogen ca urmare a coroziunii galvanice sau a protecției catodice.
4. Medii cu apă de mare în care componentele din titan acționează ca un catod și sunt menținute la un potențial sub -0,70 V. În aplicațiile industriale, pentru a preveni defecțiunile datorate absorbției hidrogenului, potențialul de funcționare al echipamentelor din titan în apă de mare trebuie strict controlat și menținut peste -0,70 V.
E-mail:garychen3215@hotmail.com
Adresă: No.35, Baoti Rd, orașul Baoji, provincia Shaanxi, China
Contact: domnul Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
