Решение - использовать специальные печи с защитной атмосферой, цель которых - защитить изделие от окисления и других негативных химических процессов происходящих во время термообработки. В таких печах создаётся газовая защитная атмосфера, которая решает задачи защиты обрабатываемых материалов.
Важную роль защитные атмосферы играют при термообработки труб из высоколегированных сталей и сплавов. Как правило, в качестве защитных атмосфер используют водород, аргон, диссоциированный аммиак и экзотермический газ. Выбор газа используемого для создания защитной атмосферы зависит от материала из которой изготовлена обрабатываемая труба, от режима термообработки, от требований стандартов к составу, свойствам и качеству поверхности трубы.
Например, типичной защитной атмосферой для отжига труб из углеродистых марок стали и стали 30ХГСА является экзотермический газ в состав, которого входят следующие компоненты: окись углерода-8...9%, углекислый газ-5...6,5%, водород-12...15%, кислород-0,01%; остальное азот. Этот состав создаётся вне печи при каталитическом сжигании природного газа с недостатком воздуха и последующей осушкой продуктов горения. Как правило,сырьем для приготовления экзотермического газа служит природный газ и сжиженные углеводороды (пропан, бутан и их смеси).
При светлой термообработке труб из коррозионностойких сталей в качестве защитной атмосферы применяют диссоциированный аммиак или электролитический водород. Аммиаку отдают предпочтение, поскольку электролитический водород дороже в 2...3 раза и его нельзя использовать для сталей, содержащих титан. При этом следует учитывать, что аммиак ядовит а водород — взрывоопасен. Агрегат для диссоциации аммиака включает испаритель для жидкого аммиака, теплообменник, реактор и трубопроводы с регулирующей арматурой. Реакция диссоциации аммиака протекает при температуре около 950 град. С в присутствии катализатора. Горячий диссоциированный аммиак из реактора поступает в теплообменник и испаритель, в котором отдает тепло газообразному и жидкому аммиаку, а затем - в коллектор. Отсюда диссоциированный аммиак поступает в агрегат глубокой осушки, а оттуда подается в печь термообработки труб.
Рассмотрим самый сложный случай, с большим количеством ограничений. Для безокислительной термообработки труб из титановых сплавов можно применять только аргон и вакуум. Ибо при нагреве титановых сплавов в камере содержащей кислород (независимо от наличия других газов), происходит окисление титана. А при наличии азот или водород, приводит к увеличению хрупкости металла.