Kako volumni udio alfa-faze u dvofaznoj grijačoj cijevi od legure titana mijenja koeficijent difuzije vodika i prag naprezanja za odgođeno hidridno pucanje?
Ostavite poruku
U dvo-faznim legurama titana (npr. Grade 5, Ti-6Al-4V), volumni udio alfa-faze (HCP) i beta-faze (BCC) određuje ponašanje difuzije vodika. Vodik difundira brže u beta-fazi (BCC struktura) nego u alfa-fazi. Veći volumni udio alfa-faze smanjuje efektivni koeficijent difuzije vodika i povećava napon praga za odgođeno hidridno pucanje (DHC). Za stupanj 5 (približno 50-60% alfa), koeficijent difuzije je srednji, a DHC prag naprezanja je 180-250 MPa.
Kvantitativni udio alfa-faze naspram DHC otpora
| Volumni udio alfa-faze (%) | Primjer legure | H koeficijent difuzije (cm²/s, 25 stupnjeva) | DHC prag naprezanja (MPa) |
|---|---|---|---|
| 100 | Stupanj 2 (komercijalno čist) | 2 × 10⁻¹⁰ | 120–180 |
| 70 | Stupanj 9 (Ti-3Al-2,5V) | 5 × 10⁻¹⁰ | 160–220 |
| 50–60 | Razred 5 (Ti-6Al-4V) | 8 × 10⁻¹⁰ | 180–250 |
| 30–40 | Beta-C (Ti-35V-15Cr) | 2 × 10⁻⁹ | 200–280 |
| 0 | Beta-21S (Ti-15Mo-3Al-3Nb) | 5 × 10⁻⁹ | 250–350 |
Učinak frakcije alfa-faze na toleranciju na vodik
| Alfa frakcija (%) | Maksimalno dopušteni H za<0.1 mm/year Crack Growth (ppm) | Preporučeno za kiselo posluživanje |
|---|---|---|
| 100 | 150–200 | Marginalni |
| 70 | 200–300 | Prihvatljiv |
| 50–60 | 300–400 | Dobro |
| 30–40 | 400–600 | Vrlo dobro |
| 0 | 600–1,000 | Izvrsno |
Vodič za odabir legure za kiselu upotrebu
| Parcijalni tlak H₂S (bar) | Preporučena alfa frakcija (%) | Preporučena legura |
|---|---|---|
| <0.01 | Bilo koje | 2. stupanj |
| 0.01–0.05 | <70 | 9. razred |
| 0.05–0.2 | <60 | 5. razred |
| 0.2–0.5 | <40 | Beta-C |
| >0.5 | <20 | Beta-21S |
Inženjerska preporuka
For hydrogen-rich sour service (H₂S partial pressure >0,1 bar), odredite dvofazne legure s nižim volumnim udjelom alfa-faze (npr. stupanj 5 ili beta-C). Kontroliranjem udjela alfa-faze, inženjer povećava naprezanje praga DHC-a i poboljšava toleranciju na vodik.
