Vodikova krhkost zaradi krhkega zloma se nanaša na atomski vodik, ki prodre v notranjost matrice cevi iz nerjavečega jekla 316 pod posebnimi delovnimi pogoji. Vodik se kopiči na mejah zrn, dislokacijah in mikro-napakah znotraj materiala, kar ustvarja notranji vodikov tlak in zmanjšuje vezno silo med kovinskimi kristalnimi strukturami. Pod delovanjem notranjega tlaka in zunanje natezne napetosti nastanejo drobne razpoke in se hitro razširijo znotraj stene cevi brez očitne plastične deformacije na makroskopski površini, kar sčasoma privede do nenadnega krhkega razpokanja in srednjega puščanja grelne cevi. Ta okvara je izjemno nenadna in nepredvidljiva, večinoma se pojavlja v cevovodih z luženjem, katodno zaščito in korozijskim okoljem, kjer se razvija vodik.
1. Prepustnost vodika in mehanizem širjenja razpok zaradi krhkosti
V kislem dekapirnem mediju ali galvansko korozijski katodni reakciji vodikovi ioni pridobijo elektrone, da ustvarijo nastajajoči atomski vodik z izjemno močno penetracijsko zmogljivostjo. Majhni -atomi vodika lahko zlahka preidejo skozi pasivni film na površini nerjavečega jekla in difundirajo v kovinsko mrežo. Veliko število atomov vodika se zbere na notranjih mikro prazninah in mejah zrn, se združijo v molekule vodika in povzročijo ogromen notranji ekspanzijski tlak. Medtem pa vodik zmanjša medzrnsko energijo vezi nerjavečega jekla. Ko skupna obremenitev notranjega tlaka vodika in natezne obremenitve cevovoda preseže lomno žilavost materiala, nastanejo medzrnske ali transzrnske razpoke in se takoj razširijo. Za razliko od razpok zaradi napetostne korozije, ki jih poganjajo kloridni ioni, pri poškodbah zaradi vodikove krhkosti prevladuje notranji vdor vodika in ne elektrokemično jedkanje zunanjega medija.
2. Tipični položaji, nagnjeni k poškodbam zaradi vodikove krhkosti
Območja,-prizadeta zaradi toplote zvara z gostimi dislokacijami in več kristalnimi napakami, ki so nagnjena k obogatitvi z vodikom;
Odseki cevi, izpostavljeni luženju in odstranjevanju vodnega kamna brez temeljite obdelave s peko za odstranjevanje vodika;
Območja katodne zaščite cevovodov, kjer na kovinski površini poteka reakcija neprekinjenega sproščanja vodika;
Hladno{0}}obdelani upognjeni komolci z visoko preostalo notranjo napetostjo in visoko učinkovitostjo lovljenja vodika;
Lokalne luknjičaste korozijske jame, kjer zaprto mikrookolje nenehno proizvaja atome vodika.
3. Dejavniki jedra, ki pospešujejo odpoved vodikove krhkosti
Postopek odstranjevanja vodnega kamna s kislinskim luženjem nima postopkov pečenja pasivacije in dehidrogenacije po operaciji;
Nepravilna nastavitev parametrov katodne zaščite z vtisnjenim tokom vodi do prekomernega sproščanja vodika;
Medij vsebuje kisle sestavine, med dolgotrajno-korozijsko reakcijo pa pride do razvijanja katodnega vodika;
Cevovod nosi čezmerni delovni tlak in visoko natezno obremenitev, ki zagotavlja gonilno silo za širjenje razpoke;
Materiali imajo veliko notranjih napak, kot so vključki in pore, ki postanejo pasti za agregacijo vodika.
4. Popolni-tehnični ukrepi za preprečevanje in nadzor povezav
① Dodajte zaviralec rekombinacije vodika z nizko-koncentracijo med luženjem
Zmanjšajte nastajanje atomskega vodika na kovinski površini iz vira.
② Izvedite toplotno obdelavo z dehidrogenacijo in dokončajte popravilo pasivacijskega filma po luženju in varjenju
Prisilite vodik znotraj materiala, da uide in rekonstruirajte kompaktno zaščitno pasivno plast.
③ Strogo optimizirajte potencialne parametre katodne zaščite, da se izognete prekomernemu-zaščitnemu razvoju vodika
Kontrolirajte katodno reakcijo v varnem območju brez čezmernega obarjanja vodika.
④ Omejite projektni delovni tlak, da zmanjšate raven natezne napetosti matrice stene cevi
Zmanjšajte pogoje mehanske vožnje za nastanek razpok.
⑤ Redno izvajajte ultrazvočno mikroskopsko odkrivanje napak na ključnih tlačnih{0}}odsekih cevi
Poiščite skrite mikrorazpoke,-ki jih povzroča vodik, preden pride do preboja.
5. Primerjalna tabela preventivnih učinkov
表格
| Način zdravljenja in delovanja | Tveganje vodikove krhkosti | Predlog za aplikacijo |
|---|---|---|
| Neposredno luženje brez dehidrogenacije + katodna zaščita nad-razponom + visokotlačno delovanje | Nenadno krhko razpokanje se pojavi v kratkem obdobju uporabe | Zaustavite delovanje za dehidrogenacijsko peko in prilagodite zaščitne parametre |
| Luženje z zaviranjem vodika + obdelava z dehidrogenacijo po-postopku + standardizirani zaščitni potencial | Učinkovito blokira vdor vodika in širjenje notranjih razpok | Standardna specifikacija proti-vodikovi krhkosti za dekapiranje in zaščitene ogrevalne cevi iz nerjavečega jekla |
| Spremljanje-koncentracije vodika na kraju samem + toplotna obdelava po-varju + periodično visoko-občutljivo odkrivanje napak | Izjemno nizka nevarnost krhkega zloma | Prednostna shema za kisle procese in katodno zaščitene cevovodne sisteme ogrevalnih cevi |
Zaključek
Vodikova krhkost, krhko pretrganje grelnih cevi iz nerjavečega jekla 316 povzroči nastajajoči vodik, ki prodre v kovinsko notranjost, da se zbere in ustvari notranji tlak, kar povzroči hitro širjenje razpok pod natezno napetostjo. Glavni preventivni ukrepi vključujejo zaviranje proizvodnje vodika med kemičnim čiščenjem, organizacijo dehidrogenacijskega pečenja in pasivnega popravila, standardizacijo konstrukcije katodne zaščite, nadzor obremenitve cevovoda in krepitev rednih mikroskopskih pregledov razpok. Upravljanje celotnega-procesa-z zaprto zanko kemičnega vzdrževanja cevovoda, nastavitev parametrov proti-korozijske zaščite in redni pregledi opreme lahko odpravijo varnostne nesreče zaradi nenadnega krhkega zloma, ki jih povzroči vodikova krhkost ogrevalnih cevovodov.
