Водородната крехкост при крехко разрушаване се отнася до проникване на атомен водород във вътрешността на матрицата на тръбата от неръждаема стомана 316 при специфични работни условия. Водородът се натрупва по границите на зърната, дислокациите и микро-дефектите вътре в материала, генерирайки вътрешно водородно налягане и намалявайки силата на свързване между металните кристални структури. Под действието на вътрешно налягане и външно напрежение на опън, малки пукнатини поникват и се разширяват бързо вътре в стената на тръбата без очевидна пластична деформация на макроскопичната повърхност, което в крайна сметка води до внезапно крехко напукване и средно изтичане на нагревателната тръба. Тази повреда има изключително силна внезапност и непредвидимост, възникваща най-вече в тръбопроводи с декапиране, катодна защита и корозионна среда с отделяне на водород.
1. Проникване на водород и механизъм за разпространение на пукнатини от крехкост
В кисела среда за ецване или катодна реакция на галванична корозия, водородните йони получават електрони, за да генерират зараждащ се атомен водород с изключително силен капацитет на проникване. Водородните атоми с малък -размер могат лесно да преминат през пасивния филм върху повърхността от неръждаема стомана и да дифундират в металната решетка. Голям брой водородни атоми се събират във вътрешни микрокухини и граници на зърната, комбинирайки се в водородни молекули и създавайки огромно вътрешно налягане на разширяване. Междувременно водородът намалява енергията на междукристалното свързване на неръждаемата стомана. Когато комбинираното напрежение от вътрешното водородно налягане и опънното напрежение на тръбопровода превиши якостта на счупване на материала, междузърнестите или трансзърнестите пукнатини се образуват и разширяват мигновено. За разлика от корозионното напукване под напрежение, задвижвано от хлоридни йони, увреждането от водородна крехкост е доминирано от вътрешно проникване на водород, а не от електрохимично ецване на външна среда.
2. Типични позиции, предразположени към щети от водородна крехкост
Зони, засегнати от топлина-заваряване с плътни дислокации и повече кристални дефекти, които са склонни към обогатяване с водород;
Тръбни секции, подложени на декапиране и отстраняване на котления камък без цялостно изпичане за отстраняване на водорода;
Катодни защитни зони на тръбопроводи, където протича непрекъсната реакция на отделяне на водород върху металната повърхност;
Студено{0}}обработени огънати колена с високо остатъчно вътрешно напрежение и висока ефективност на улавяне на водород;
Местни питинг корозионни ями, където запушената микросреда непрекъснато произвежда водородни атоми.
3. Фактори, предизвикващи сърцевина, ускоряващи разрушаването на водородната крехкост
В процеса на киселинно ецване и отстраняване на котления камък липсват процедури за пасивиране и дехидрогениране след операцията;
Неправилната настройка на параметрите на катодната защита с подадения ток води до прекомерно отделяне на водород;
Средата съдържа киселинни компоненти и катодното отделяне на водород възниква по време на дългосрочна -корозионна реакция;
Тръбопроводът понася прекомерно работно налягане и голямо напрежение на опън, което осигурява движеща сила за разширяване на пукнатината;
Материалите имат много вътрешни дефекти като включвания и пори, които се превръщат в капани за агрегиране на водород.
4. Пълни-технически мерки за предотвратяване и контрол на връзката
① Добавете инхибитор на водородна рекомбинация с ниска-концентрация по време на операцията за ецване
Намалете генерирането на атомен водород върху металната повърхност от източника.
② Извършете термична обработка с дехидрогениране и пълен ремонт на пасивиращ филм след ецване и заваряване
Принудете водорода вътре в материала да излезе и реконструирайте компактен защитен пасивен слой.
③ Оптимизирайте стриктно потенциалните параметри на катодната защита, за да избегнете свръх{0}}защитното отделяне на водород
Контролирайте катодната реакция в безопасен диапазон без прекомерно утаяване на водород.
④ Ограничете проектното работно налягане, за да намалите нивото на напрежение на опън на матрицата на стената на тръбата
Намалете условията за механично задвижване за започване на пукнатини.
⑤ Редовно извършвайте ултразвуково микроскопско откриване на дефекти на основните{0}}напорни тръбни секции
Намерете скрити микропукнатини, -предизвикани от водород, преди разкъсването на проникването.
5. Таблица за сравнение на ефектите от превенцията
表格
| Режим на лечение и работа | Риск от водородна крехкост | Предложение за приложение |
|---|---|---|
| Директно ецване без дехидрогениране + над{1}}катодна защита + работа под високо налягане | Внезапно крехко напукване възниква за кратък период на експлоатация | Спрете операцията за изпичане на дехидрогениране и регулирайте параметрите на защитата |
| Декапиране с потискане на водорода + обработка с дехидрогениране след -процеса + стандартизиран защитен потенциал | Ефективно блокирайте проникването на водород и вътрешното разпространение на пукнатини | Стандартна спецификация против-водородна крехкост за ецване и защитени отоплителни тръбопроводи от неръждаема стомана |
| На-мониторинг на концентрацията на водород на място + термична обработка след-заваряване + периодично откриване на дефекти с висока-чувствителност | Изключително ниска опасност от крехко счупване | Предпочитана схема за киселинни процеси и тръбопроводни системи с катодно защитени нагревателни тръби |
Заключение
Водородно крехко разрушаване на 316 нагревателни тръби от неръждаема стомана се причинява от зараждащ се водород, проникващ във вътрешността на метала, за да събере и генерира вътрешно налягане, което предизвиква бързо разпространение на пукнатини при напрежение на опън. Основните мерки за предотвратяване включват инхибиране на производството на водород по време на химическо почистване, организиране на изпичане при дехидрогениране и ремонт на пасивация, стандартизиране на конструкцията на катодна защита, контролиране на натоварването на тръбопровода и засилване на редовната проверка на дефекти под микроскоп. Управлението на целия-затворен{4}}контур на процеса на химическата поддръжка на тръбопровода, настройката на параметрите за защита от-корозия и периодичната проверка на оборудването може да елиминира инциденти с безопасност при внезапно чупливо скъсване, причинено от водородна крехкост на отоплителните тръбопроводи.
