In che modo la frazione di volume della fase alfa- in un tubo riscaldante in lega di titanio a doppia fase- modifica il coefficiente di diffusione dell'idrogeno e lo stress di soglia per il cracking ritardato dell'idruro?
Lasciate un messaggio
Nelle leghe di titanio a doppia-fase (ad es. Grado 5, Ti-6Al-4V), la frazione di volume della fase alfa-(HCP) e della fase beta-(BCC) determina il comportamento di diffusione dell'idrogeno. L'idrogeno si diffonde più velocemente nella fase beta- (struttura BCC) che nella fase alfa. Una frazione volumetrica della fase alfa più elevata riduce l'effettivo coefficiente di diffusione dell'idrogeno e aumenta lo stress di soglia per il cracking ritardato dell'idruro (DHC). Per il Grado 5 (circa 50–60% alfa), il coefficiente di diffusione è intermedio e lo stress di soglia del DHC è 180–250 MPa.
Frazione quantitativa della fase-alfa rispetto alla resistenza al DHC
| Alfa-Frazione del volume di fase (%) | Esempio di lega | Coefficiente di diffusione H (cm²/s, 25 gradi) | Sollecitazione di soglia DHC (MPa) |
|---|---|---|---|
| 100 | Grado 2 (commercialmente puro) | 2 × 10⁻¹⁰ | 120–180 |
| 70 | Grado 9 (Ti-3Al-2,5V) | 5 × 10⁻¹⁰ | 160–220 |
| 50–60 | Grado 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 |
Effetto della frazione di fase alfa- sulla tolleranza all'idrogeno
| Frazione alfa (%) | H massima consentita per<0.1 mm/year Crack Growth (ppm) | Consigliato per il servizio acido |
|---|---|---|
| 100 | 150–200 | Marginale |
| 70 | 200–300 | Accettabile |
| 50–60 | 300–400 | Bene |
| 30–40 | 400–600 | Molto bene |
| 0 | 600–1,000 | Eccellente |
Guida alla selezione delle leghe per il servizio acido
| Pressione parziale H₂S (bar) | Frazione alfa consigliata (%) | Lega consigliata |
|---|---|---|
| <0.01 | Qualunque | Grado 2 |
| 0.01–0.05 | <70 | Grado 9 |
| 0.05–0.2 | <60 | Grado 5 |
| 0.2–0.5 | <40 | Beta-C |
| >0.5 | <20 | Beta-21S |
Raccomandazione ingegneristica
For hydrogen-rich sour service (H₂S partial pressure >0,1 bar), specificare le leghe a doppia-fase con frazione di volume della fase alfa-inferiore (ad es. Grado 5 o Beta-C). Controllando la frazione della fase alfa-, l'ingegnere aumenta lo stress sulla soglia del DHC e migliora la tolleranza all'idrogeno.
