Атака водородом при высокой температуре - High temperature hydrogen attack - Wikipedia

Атака водородом при высоких температурах (HTHA), также называемый атака горячим водородом или же метановая реакция, представляет собой проблему, которая касается сталей, работающих при повышенных температурах (обычно выше 400 ° C) в богатой водородом атмосфере: на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других химических предприятиях и, возможно, в паровых котлах высокого давления. Не следует путать с хрупкость водорода.[1]

Если сталь подвергается воздействию очень горячего водорода, высокая температура позволяет молекулам водорода диссоциировать и диффундировать в сплав как личность диффузный атомы. Различают два этапа повреждения:

  1. Во-первых, растворенный углерод в стали вступает в реакцию с водородом на поверхности и уходит в газ в виде метана. Это приводит к поверхностному обезуглероживанию и потере прочности поверхности. Изначально повреждений не видно.
  2. Во-вторых, снижение концентрации растворенного углерода создает движущую силу, которая растворяет карбиды в стали. Это приводит к более глубокой потере прочности стали и более серьезным последствиям. В то же время некоторые атомы водорода диффундируют в сталь и соединяются с углерод образовывать крошечные карманы метан на внутренних поверхностях, таких как границы зерен и дефекты. Этот газообразный метан не может диффундировать из металла и собирается в пустотах под высоким давлением и вызывает трещины в стали. Этот селективное выщелачивание углерода - более серьезная потеря прочности и пластичности.[2][3]

HTHA можно контролировать, используя другой стальной сплав, в котором карбиды с другими легирующими элементами, такими как хром и молибден, более стабильны, чем карбиды железа.[4] Поверхностные оксидные слои неэффективны в качестве защиты, так как они немедленно восстанавливаются водородом, образующим водяной пар.

Более поздние стадии повреждения стального компонента можно увидеть с помощью ультразвукового исследования, которое обнаруживает большие дефекты, вызванные давлением метана.[5][4] Эти большие дефекты в нагруженном компоненте обычно являются причиной отказа в работе: что обычно является катастрофическим, поскольку горячий воспламеняющийся газообразный водород быстро уходит.

Рекомендации

  1. ^ TWI - Институт сварки. "ЧТО ТАКОЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВОДОРОДНАЯ АТАКА (HTHA) / ГОРЯЧАЯ ВОДОРОДНАЯ АТАКА?". TWI - Институт сварки. Получено 16 декабря 2020.
  2. ^ «Расследование Советом по химической безопасности США (CSB) промышленной аварии на НПЗ Tesoro». TWI - Институт сварки. TWI - Институт сварки. Получено 18 декабря 2020.
  3. ^ «Атака высокотемпературным водородом». Science Direct. Получено 18 декабря 2020.
  4. ^ а б Рой, Ануп. "ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВОДОРОДНАЯ АТАКА (HTHA) / ГОРЯЧЕВОДОРОДНАЯ АТАКА". Swiss re.
  5. ^ «ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВОДОРОДНАЯ АТАКА (HTHA)». Сонатест. Получено 18 декабря 2020.