Krhki lom zbog vodikovog krtljenja odnosi se na prodiranje atoma vodika u unutrašnjost titanijumske matrice pod određenom temperaturom i srednjom okolinom. Vodik reaguje sa titanom i formira krhke taloge titanijum hidrida, koji uništavaju kontinuitet mikrostrukture metala. Pod unutrašnjim pritiskom i termičkim naprezanjem, krhke pukotine niču i brzo se šire unutar zida cijevi bez očigledne plastične deformacije na površini, što na kraju uzrokuje iznenadno krto lomljenje i srednje curenje titanijskih cijevi za grijanje. Ovaj kvar pripada vodonikom-indukovanom prirodnom oštećenju materijala krtošću, koje se često javlja u titanijumskim cjevovodima koji služe u okruženju za kiseljenje, vlažni vodonik-koji sadrži medij i sisteme katodne zaštite.
1. Mehanizam prodiranja vodonika i krtosti
Titanijum ima jaku sposobnost apsorpcije vodonika na određenom temperaturnom opsegu. Kada cjevovod dođe u kontakt s kiselom tekućinom za kiseljenje ili procesnom tekućinom bogatom vodonikom-, joni vodonika u mediju dobijaju elektrone i pretvaraju se u atomski vodonik. Mali- atomi vodonika mogu lako proći kroz titanijumski pasivacijski film i difundirati u metalnu rešetku. Kako se koncentracija vodonika akumulira do zasićenja, igličaste-krte faze titanijum hidrida se odvajaju duž granica zrna. Ove hidridne faze imaju izuzetno nisku žilavost i postaju prirodni izvori pukotina. Pod vlačnim naprezanjem izazvanim pritiskom i promjenom temperature, pukotine se šire duž područja distribucije hidrida izuzetno velikom brzinom, što rezultira lomom cijepanja bez gotovo nikakve duktilne deformacije. Za razliku od galvanske korozije i korozije u pukotinama koje spadaju u gubitak otapanje materijala, krhkost vodika je pogoršanje krtosti strukture uzrokovano dopiranjem unutarnjih elemenata, a tijelo cijevi nema vidljiv gubitak težine prije loma.
2. Tipične pozicije sklone oštećenju od vodonične krtosti
Dijelovi cjevovoda natopljeni kiselinom za kiseljenje tokom hemijskog čišćenja i pasiviziranja konstrukcije;
Segmenti cijevi spojeni na katodne uređaje za zaštitu od korozije sa prevelikim zaštitnim potencijalom;
Cjevovodi s mrtvim krakom gdje je medij koji sadrži vodonik-zapečaćen i vodonik se kontinuirano rastvara i akumulira;
Zavareni spojevi sa labavom zrnastom strukturom i bržom brzinom difuzije vodonika;
Nisko{0}}zaustavljeni dijelovi na niskim temperaturama gdje rastvorljivost vodonika opada i hidrid se taloži u velikim količinama.
3. Faktori koji indukuju jezgro koji ubrzavaju krtost vodikom
Nekontrolisano vrijeme kiseljenja i koncentracija kiseline tokom-čišćenja cjevovoda na licu mjesta, što dovodi do prekomjerne apsorpcije vodonika;
Neispravno podešavanje parametara katodne zaštite utisnute struje, što uzrokuje prekomjernu zaštitu i prisilno razvijanje vodonika;
Dugotrajno{0}}zaustavljanje bez pražnjenja medija bogatog vodonikom- unutar cjevovoda kako bi se izbjeglo obogaćivanje vodonikom;
Radni medij sadrži vodonik sulfid, vodonik u nastajanju i druge komponente koje se lako rastavljaju atomima vodika;
Nema termičke obrade dehidrogenacijom nakon zavarivanja i kiseljenja kako bi se eliminirao otopljeni vodik unutar materijala.
4. Potpuna-tehničke mjere za sprječavanje i kontrolu veze
① Formulirajte standardizirani kratkotrajni-proces kiseljenja sa strogo dodanim inhibitorom korozije
Ograničite trajanje namakanja kiseline kako biste smanjili prodiranje vodika u titanijsku podlogu.
② Precizno podesite potencijal katodne zaštite kako biste izbjegli reakciju evolucije vodonika prekomjerne zaštite
Postavite gornju granicu potencijala za blokiranje proizvodnje vodika iz izvora.
③ Ispraznite i zamijenite zaostali medij u cjevovodima nakon dugotrajnog-operacije isključivanja
Ispustite akumulirani vodonik kako biste spriječili taloženje hidrida na niskoj temperaturi.
④ Implementirajte tretman žarenja dehidrogenacijom na niskoj-niskoj temperaturi nakon zavarivanja i čišćenja kiselinom
Izbacite suvišni rastvoreni vodonik unutar metalne rešetke titanijuma.
⑤ Redovno provjeravajte uzorak materijala kako biste otkrili stepen taloženja hidrida na ključnim dijelovima cijevi
Zamijenite jako krte komponente unaprijed prije loma.
5. Tabela poređenja efekata prevencije
表格
| Način rada i zaštite | Rizik od vodonične krtosti | Prijedlog aplikacije |
|---|---|---|
| Neograničeno kiseljenje + prekomjerna zaštita + bez tretmana dehidrogenacijom | Nakon nekoliko ciklusa rada dolazi do iznenadnog krtog pucanja | Izrežite neispravne cijevne spojeve i izvršite ukupnu termičku obradu dehidrogenacijom |
| Regulirana konstrukcija za kiseljenje + precizan zaštitni potencijal + periodična zamjena medija | Efikasno inhibiraju apsorpciju vodonika i stvaranje hidrida | Standardna radna specifikacija za anti-održavanje titanijumskog grijanja od korozije |
| Inhibitor za cijeli-dodavanje procesa +-nadzor potencijala u stvarnom vremenu + redovna metalografska detekcija | Izuzetno niska skrivena opasnost od krtog loma | Poželjna šema za opremu od titanijuma u dugotrajnim-hemijskim srednjim radnim uslovima |
Zaključak
Otkazivanje vodoničnog krtljenja titanijumskih grijaćih cijevi je izazvano infiltracijom atoma vodonika i taloženjem titanijum hidrida unutar matrice, što smanjuje žilavost materijala i dovodi do iznenadnog krtog loma-induciranog naprezanjem. Osnovne strategije prevencije uključuju striktno kontrolisanje parametara za kiseljenje i zaštitu od korozije kako bi se prekinuli kanali za ulazak vodonika, blagovremeno pražnjenje medija bogatog vodonikom- i eliminisanje unutrašnjeg vodonika kroz dehidrogenaciju toplotnom obradom. Zatvorena{5}}kontrola čišćenja cjevovoda, antikorozivna konfiguracija, održavanje u isključenju i inspekcija materijala mogu spriječiti iznenadne sigurnosne nesreće uzrokovane vodoničnim krhkošću titanijumskih grijaćih cijevi.
