ce este îmbogățirea hidrogenului

Imbogatirea hidrogenului se produce când metalele devin fragile ca urmare a introducerii și difuziei hidrogenului în material. Gradul de înfrângere este influențat atât de cantitatea de hidrogen absorbită, cât și de microstructura materialului. Microstructurile care conferă o rezistență ridicată, adesea monitorizate de nivelul de duritate sau care au distribuții specifice de particule sau incluziuni de graniță, pot duce la o susceptibilitate crescută la îmbogățire. Fenomenul devine de obicei semnificativ atunci când duce la fisurare. Acest lucru se întâmplă atunci când se aplică o tensiune suficientă unui obiect îmbibat cu hidrogen. Astfel de stări de stres pot fi cauzate atât de prezența tensiunilor reziduale, operațiunilor de fabricație asociate, cum ar fi formarea și sudarea, cât și de eforturile de serviciu aplicate. Severitatea încetinirii hidrogenului este o funcție a temperaturii: majoritatea metalelor sunt relativ imune la îmbibarea hidrogenului, peste 150 ° C.
În mod normal, hidrogenul poate introduce metale doar sub formă de atomi sau ioni de hidrogen. Astfel, hidrogenul gazos nu este absorbit de metale la temperaturi ambiante, deoarece este sub formă moleculară, în care perechi de atomi sunt strâns legațe între ele. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește, moleculele tind să se disocieze în atomi individuali, permițând absorbția la temperaturi care, de exemplu, sunt asociate cu rafinarea petrolului sau cu procedurile de tratare termică. Rata mai mare de absorbție se observă în materialul topit și acest lucru înseamnă că operațiunile de turnare și sudare pot oferi oportunități speciale pentru intrarea hidrogenului în materiale metalice. Ionii de hidrogen sunt, de asemenea, produși prin reacții asociate cu procese precum coroziunea, electroplarea și protecția catodică. În consecință, există numeroase oportunități pentru intrarea hidrogenului în componente metalice.
Cracarea asociată cu îmbogățirea hidrogenului a primit o varietate de nume în funcție de situațiile în care se produce. Termenii utilizați frecvent includ:

Cracking la rece și fisură întârziată

Acești termeni sunt adesea asociați cu fisuri de hidrogen care se pot forma în timpul răcirii metalului sudat și a pieselor de prelucrat după sudarea oțelurilor.

Cracarea indusă de hidrogen (HIC) sau Cracking-ul indus de presiunea hidrogenului (HPIC)

În afară de sensul său general, acesta este un termen jargon care se referă la o morfologie specifică a fisurilor care apar în conductele de oțel și vasele care absorb hidrogenul în timpul serviciului.

Cracarea provocată de hidrogen (HISC)

Această expresie a fost aplicată inițial la crăpăturile de serviciu experimentate în oțelurile inoxidabile duplex, dar acum este utilizată mai pe scară largă.

Cracare cu asistență ecologică (EAC)

Se referă la fisuri care pot apărea din cauza interacțiunii dintre componentă și mediul de service din jur. Hidrogenul este doar unul dintre agenții care pot fi responsabili pentru acest tip de fisurare.

Dezlipire

În afară de sensul său general, utilizarea jargonului se referă la scurgerea placajelor interne, depozitate la sudură în vasele utilizate pentru prelucrarea cu gaze hidrogenice la temperatură ridicată.

Cracarea de stres corupție (SCC)

Unele mecanisme specifice acestui fenomen sunt legate de interacțiunea cu hidrogenul.

Cracare cu stres de sulfură (SSC)

Coroziunea în medii care conțin sulfură de hidrogen poate provoca absorbția și fisurarea hidrogenului.
Structura cristalină specifică a metalelor este importantă, deoarece afectează viteza cu care hidrogenul poate difuza și mecanismele de deformare. Pe această bază, oțelul feritic a fost considerat mai susceptibil la îmbogățirea hidrogenului decât aliajele cu structuri cristaline diferite, cum ar fi oțelurile inoxidabile austenitice, aliajele de nichel și aliajele de aluminiu. Cu toate acestea, este evident că hidrogenul poate împiedica majoritatea aliajelor inginerești, într-o oarecare măsură. Dacă aceasta este o problemă practică depinde de modul în care aplicația afectează microstructura și de disponibilitatea hidrogenului.
Atunci când se produce, încetarea hidrogenului poate provoca o ductilitate redusă și o diminuare a capacității portante, ceea ce poate duce la fisuri și defecțiuni fragile, sub dovada anticipată sau puterea de randament a materialelor sensibile.

Cum să preveniți îmbogățirea hidrogenului

Împiedicarea hidrogenului poate fi prevenită prin reducerea la minimum a contactului dintre metal și orice surse de hidrogen atomic. De exemplu, pentru service în hidrogen gazos, oțelul carbon poate fi restricționat la temperaturi sub aproximativ 200 ° C. În cadrul serviciului potențial coroziv, condițiile de mediu trebuie controlate astfel încât ionii de hidrogen să nu fie generați de reacțiile de pe suprafața metalului. În termeni practice, acest lucru înseamnă că metalul nu trebuie să fie supus unor condiții care să provoace coroziunea, fie să fie protejat de astfel de medii, de ex. prin aplicarea acoperirilor. Condițiile electrochimice ale proceselor care implică decaparea acidului sau a celor care conferă protecție catodică trebuie controlate astfel încât hidrogenul să nu fie eliberat la suprafața componentelor. Pentru tratamentul termic în atmosfere cuptor care conține hidrogen, hidrogenul poate fi lăsat să scape înainte de atingerea temperaturilor scăzute. În timpul operațiunilor de sudare, în funcție de procesul de sudare utilizat, poate fi inevitabilă o anumită absorbție de hidrogen. Astfel, poate fi necesar un control atent al condițiilor de sudare pentru oțelurile de rezistență, pentru a limita absorbția de hidrogen, pentru a evita formarea microstructurilor excesiv de dure sau pentru a permite hidrogenului să scape înainte ca temperaturile joase critice să fie experimentate de piesa de prelucrat.
Dacă este probabil ca nivelurile semnificative de hidrogen să fie absorbite în timpul unei anumite operațiuni de prelucrare, problemele de înrădăcinare pot fi evitate prin utilizarea unei expuneri termice, uneori cunoscută sub denumirea de „coacere”, care permite scurgerii hidrogenului înainte de expunerea la temperaturi scăzute în mod critic. În unele tipuri de echipamente, se folosesc proceduri de oprire în care se controlează ratele de răcire pentru a permite nivelurilor de hidrogen să atingă valori adecvate scăzute, înainte de atingerea temperaturilor scăzute.
O altă metodă de prevenire a problemei de confruntare este prin selectarea materialelor, adică folosirea de materiale care sunt mai puțin vulnerabile la îmbogățirea hidrogenului. De exemplu, Standardul ISO 15156 prevede limite de duritate pentru materialele care nu vor fi supuse SSC în mediile cu hidrogen sulfurat.

Testare de îmbogățire a hidrogenului la TWI

TWI are mulți ani de experiență în a ajuta industria să reziste la efectele hidrogenului asupra materialelor. Lucrări de cercetare ample au definit procedurile de sudare pentru a preveni fisurarea hidrogenului în sudurile din oțel. Accentul în munca legată de hidrogen s-a mutat acum spre a include modalități prin care expunerile de mediu creează frământări și fisuri din cauza hidrogenului. Instalațiile de laborator abordează probleme legate de: serviciul acru în producția de petrol și gaze; performanță în alte medii corozive; efectele protecției catodice asupra comportamentului diferitelor îmbinări submarine și influența hidrogenului de înaltă presiune și a temperaturii ridicate asupra materialelor care vor furniza echipamente pentru „economia hidrogenului”.

Pentru mai multe informatii va rugam sa ne contactati prin e-mail:

contact@twi-romania.com