Vodíkové skrehnutie krehké prasknutie sa vzťahuje na atómový vodík prenikajúci do vnútra matrice rúrky z nehrdzavejúcej ocele 316 za špecifických pracovných podmienok. Vodík sa hromadí na hraniciach zŕn, dislokáciách a mikro-defektoch vo vnútri materiálu, vytvára vnútorný tlak vodíka a znižuje väzbovú silu medzi štruktúrami kovových kryštálov. Pôsobením vnútorného tlaku a vonkajšieho ťahového napätia vyrastajú a rýchlo expandujú drobné trhlinky vo vnútri steny rúry bez zjavnej plastickej deformácie na makroskopickom povrchu, čo prípadne vedie k náhlemu krehkému praskaniu a úniku média z vykurovacej rúrky. Toto zlyhanie má mimoriadne silnú náhlosť a nepredvídateľnosť, väčšinou sa vyskytuje v potrubiach s úpravou morením, katódovou ochranou a koróznym prostredím s vývojom vodíka.
1. Mechanizmus šírenia trhlín prestupom vodíka a krehnutia
V kyslom moriacom médiu alebo galvanickej koróznej katódovej reakcii vodíkové ióny získavajú elektróny na generovanie vznikajúceho atómového vodíka s extrémne silnou penetračnou kapacitou. Malé-atómy vodíka môžu ľahko prechádzať cez pasívny film na povrchu nehrdzavejúcej ocele a difundovať do kovovej mriežky. Veľký počet atómov vodíka sa zhromažďuje vo vnútorných mikrodutinách a hraniciach zŕn, spája sa do molekúl vodíka a vytvára obrovský vnútorný expanzný tlak. Medzitým vodík znižuje energiu medzikryštalickej väzby nehrdzavejúcej ocele. Keď kombinované napätie vnútorného tlaku vodíka a ťahového napätia potrubia prekročí lomovú húževnatosť materiálu, okamžite sa vytvoria a rozšíria medzikryštalické alebo transgranulárne trhliny. Na rozdiel od korózneho praskania spôsobeného chloridovými iónmi, poškodzovaniu vodíkovým skrehnutím dominuje skôr vnútorné prenikanie vodíka než elektrochemické leptanie vonkajšieho média.
2. Typické polohy náchylné na poškodenie vodíkovým skrehnutím
Zvárajte teplom-ovplyvnené oblasti s hustými dislokáciami a viacerými kryštálovými defektmi, ktoré sú náchylné na obohacovanie vodíkom;
Časti potrubia vystavené moreniu a odstraňovaniu vodného kameňa bez dôkladného odstraňovania vodíka a pečenia;
Oblasti katódovej ochrany potrubí, kde na kovovom povrchu prebieha nepretržitá reakcia vývoja vodíka;
Za studena-ohýbané kolená s vysokým zvyškovým vnútorným napätím a vysokou účinnosťou zachytávania vodíka;
Lokálne jamky bodovej korózie, kde okludované mikroprostredie nepretržite produkuje atómy vodíka.
3. Faktory vyvolávajúce jadro urýchľujúce zlyhanie vodíkového krehnutia
V procese odstraňovania vodného kameňa s kyslým morením chýbajú pasivačné a dehydrogenačné postupy pečenia po operácii;
Nesprávne nastavenie parametrov katódovej ochrany s vloženým prúdom vedie k nadmernému uvoľňovaniu vodíka;
Médium obsahuje kyslé zložky a katódový vodík sa vyvíja počas dlhodobej-koróznej reakcie;
Potrubie nesie nadmerný pracovný tlak a vysoké napätie v ťahu, čo poskytuje hnaciu silu na expanziu trhlín;
Materiály majú veľa vnútorných defektov, ako sú inklúzie a póry, ktoré sa stávajú pascami agregácie vodíka.
4. Úplné-technické opatrenia na prevenciu a kontrolu prepojenia
① Počas morenia pridajte inhibítor rekombinácie vodíka s nízkou{0}}koncentráciou
Znížte tvorbu atómového vodíka na kovovom povrchu zo zdroja.
② Implementujte dehydrogenačné tepelné spracovanie a kompletnú opravu pasivačného filmu po morení a zváraní
Prinútiť vodík vo vnútri materiálu uniknúť a zrekonštruovať kompaktnú ochrannú pasívnu vrstvu.
③ Prísne optimalizujte parametre potenciálu katódovej ochrany, aby ste predišli nadmernej{0}}vývoji ochranného vodíka
Riadte katódovú reakciu v bezpečnom rozsahu bez nadmerného zrážania vodíka.
④ Obmedzte konštrukčný pracovný tlak, aby ste znížili úroveň ťahového napätia matrice steny potrubia
Znížte stav mechanického pohonu na iniciáciu prasklín.
⑤ Pravidelne vykonávajte ultrazvukovú mikroskopickú detekciu defektov na kľúčových tlakových{0}}častiach potrubia
Nájdite skryté mikrotrhlinky-spôsobené vodíkom skôr, než pretrhnú penetráciu.
5. Tabuľka porovnávania účinkov prevencie
表格
| Režim liečby a prevádzky | Riziko vodíkovej krehkosti | Návrh aplikácie |
|---|---|---|
| Priame morenie bez dehydrogenácie + nad-katódová ochrana + vysokotlaková prevádzka | Počas krátkej doby prevádzky dochádza k náhlemu krehkému praskaniu | Zastavte prevádzku na dehydrogenačné pečenie a upravte parametre ochrany |
| Morenie s potlačením vodíka + post-procesná dehydrogenačná úprava + štandardizovaný ochranný potenciál | Účinne blokuje prenikanie vodíka a vnútorné šírenie trhlín | Štandardná špecifikácia proti-vodíkovému krehnutiu pre morenie a chránené vykurovacie potrubia z nehrdzavejúcej ocele |
| In{0}}monitorovanie koncentrácie vodíka na mieste + tepelné spracovanie po-zváraní + pravidelná detekcia chýb s vysokou{4}}citlivosťou | Extrémne nízke bezpečnostné riziko krehkého lomu | Preferovaná schéma pre potrubné systémy s kyslým procesom a katodicky chránené vykurovacie rúrky |
Záver
Vodíkové skrehnutie krehké prasknutie vykurovacích rúrok z nehrdzavejúcej ocele 316 je spôsobené vznikajúcim vodíkom prenikajúcim do vnútra kovu, aby sa zhromaždil a vytvoril vnútorný tlak, ktorý pri namáhaní v ťahu vyvoláva rýchle šírenie trhlín. Základné preventívne opatrenia zahŕňajú inhibíciu produkcie vodíka počas chemického čistenia, zabezpečenie dehydrogenačného vypaľovania a pasivačných opráv, štandardizáciu konštrukcie katódovej ochrany, kontrolu zaťaženia potrubím a posilnenie pravidelnej mikroskopickej kontroly chýb. Riadenie celého-uzavretého{4}}cyklu procesu chemickej údržby potrubia, nastavenie parametrov antikoróznej ochrany a pravidelná kontrola zariadenia môžu eliminovať bezpečnostné nehody spôsobené náhlymi krehkými prasklinami spôsobenými vodíkovým skrehnutím vykurovacích potrubí.
