이중-상 티타늄 합금 히터 튜브의 알파{0}}상 부피 비율이 수소 확산 계수와 지연된 수소화물 분해에 대한 임계 응력을 어떻게 변경합니까?
Jul 15, 2026
메시지를 남겨주세요
이중-상 티타늄 합금(예: 5등급, Ti-6Al-4V)에서 알파-상(HCP) 및 베타-상(BCC)의 부피 비율이 수소 확산 거동을 결정합니다. 수소는 알파상보다 베타{12}}상(BCC 구조)에서 더 빠르게 확산됩니다. 알파상 부피 분율이 높을수록 유효 수소 확산 계수가 감소하고 지연 수소화물 분해(DHC)에 대한 임계 응력이 증가합니다. 5등급(약 50~60% 알파)의 경우 확산 계수는 중간이고 DHC 임계값 응력은 180~250MPa입니다.
정량적 알파-위상 분율 대 DHC 저항
| 알파-단계 볼륨 비율(%) | 합금의 예 | H 확산계수(cm²/s, 25도) | DHC 임계값 스트레스(MPa) |
|---|---|---|---|
| 100 | 2등급(상업용 순수) | 2 × 10⁻¹⁰ | 120–180 |
| 70 | 9등급(Ti-3Al-2.5V) | 5 × 10⁻¹⁰ | 160–220 |
| 50–60 | 5등급(Ti-6Al-4V) | 8 × 10⁻¹⁰ | 180–250 |
| 30–40 | 베타-C(Ti-35V-15Cr) | 2 × 10⁻⁹ | 200–280 |
| 0 | 베타-21S(Ti-15Mo-3Al-3Nb) | 5 × 10⁻⁹ | 250–350 |
알파{0}}상 분율이 수소 내성에 미치는 영향
| 알파 분수(%) | 최대 허용 H<0.1 mm/year Crack Growth (ppm) | 사워 서비스에 추천 |
|---|---|---|
| 100 | 150–200 | 가장자리 가의 |
| 70 | 200–300 | 허용됨 |
| 50–60 | 300–400 | 좋은 |
| 30–40 | 400–600 | 매우 좋은 |
| 0 | 600–1,000 | 훌륭한 |
Sour 서비스를 위한 합금 선택 가이드
| H2S 분압(bar) | 권장 알파 분수(%) | 권장 합금 |
|---|---|---|
| <0.01 | 어느 | 2학년 |
| 0.01–0.05 | <70 | 9학년 |
| 0.05–0.2 | <60 | 5학년 |
| 0.2–0.5 | <40 | 베타-C |
| >0.5 | <20 | 베타-21S |
엔지니어링 권장사항
For hydrogen-rich sour service (H₂S partial pressure >0.1bar), 낮은 알파-상 부피 비율(예: 5등급 또는 베타-C)을 갖는 이중-상 합금을 지정합니다. 엔지니어는 알파-상 비율을 제어하여 DHC 임계값 스트레스를 높이고 수소 내성을 향상시킵니다.
