Hoe verandert de volumefractie van de alfa-fase in een tweefasige- verwarmingsbuis van titaniumlegering de waterstofdiffusiecoëfficiënt en de drempelspanning voor vertraagde hydridescheuring?

Het waterstofdiffusiegedrag in titaniumlegeringen met twee- fasen (bijv. klasse 5, Ti-6Al-4V) wordt bepaald door de volumefractie van de alfa-fase (HCP) en bètafase (BCC). In de bètafase (BCC-structuur) diffundeert waterstof sneller dan in de alfafase. Een groter volumeaandeel van de alfafase komt overeen met een lagere effectieve waterstofdiffusiecoëfficiënt en een grotere drempelspanning van vertraagd hydridekraken (DHC). Voor een legering van klasse 5 (ongeveer 50 tot 60 procent alfa) is de diffusiecoëfficiënt gematigd en is de drempelspanning voor DHC 150 tot 200 megapascal.

DHC-resistentie versus kwantitatieve alfa-fasefractie

Alfa-Fasevolumefractie (%) Legeringsvoorbeeld H Diffusiecoëfficiënt (cm2/s, 25 graden) DHC-drempelspanning (MPa) 100 Graad 2 (commercieel zuiver) 2 × 10-10 120–180 70 Graad 9 (Ti-3Al-2,5V) 5 × 10-10 160–220 50–60 Graad 5 (Ti-6Al-4V) 8 × 10-10 180–250 30–40 Bèta-C (Ti-35V-15Cr) 2 × 10-9 200–280 0 Bèta-21S (Ti-15Mo-3Al-3Nb) 5 × 10-9 250–350
Invloed van de alfa-fasefractie op waterstoftolerantie

Alfafractie (%)|Maximaal toegestane H voor<0.1 mm/year Crack Growth (ppm) | Recommended for Sour Service 100 | 150-200 |Marginal 70 200-300 Acceptable
50–60 300–400 30 - 40 400 - 600 GoedZeer goed 0 600-1.000 Uitstekend
Technisch advies

Increasing DHC threshold stress for hydrogen-rich sour service (H2S partial pressure >0,1 bar) Specificeer tweefasige legeringen met een lagere alfafase-volumefractie (bijv. klasse 5 of bèta-C). De ingenieur verbetert de waterstoftolerantie door het alfa-fasepercentage aan te passen.