Atak wodoru w wysokiej temperaturze

Atak wodoru w wysokiej temperaturze (HTHA) , zwany także atakiem gorącego wodoru lub reakcją metanu , to problem dotyczący stali pracujących w podwyższonych temperaturach (zwykle powyżej 400 ° C (752 ° F)) w atmosferach bogatych w wodór, takich jak rafinerie , petrochemia i innych obiektów chemicznych oraz ewentualnie wysokociśnieniowych kotłów parowych . Nie należy tego mylić z kruchością wodorową .

Jeśli stal jest wystawiona na działanie bardzo gorącego wodoru , wysoka temperatura umożliwia cząsteczkom wodoru dysocjację i dyfuzję do stopu jako pojedyncze atomy ulegające dyfuzji . Istnieją dwa etapy uszkodzenia:

Najpierw węgiel rozpuszczony w stali reaguje z wodorem na powierzchni i ulatnia się do gazu w postaci metanu. Prowadzi to do powierzchownego odwęglenia i utraty wytrzymałości powierzchni. Początkowo uszkodzenia nie są widoczne.
Po drugie, zmniejszenie stężenia rozpuszczonego węgla tworzy siłę napędową, która rozpuszcza węgliki w stali. Prowadzi to do utraty wytrzymałości głębiej w stali i jest poważniejsze. Jednocześnie niektóre atomy wodoru dyfundują do stali i łączą się z węglem , tworząc małe skupiska metanu na powierzchniach wewnętrznych, takich jak granice ziaren i defekty. Ten metan nie może dyfundować z metalu i gromadzi się w pustkach pod wysokim ciśnieniem i inicjuje pęknięcia stali. To selektywne ługowanie węgla oznacza poważniejszą utratę wytrzymałości i ciągliwości.

HTHA można opanować, stosując inny stop stali, taki, w którym węgliki z innymi pierwiastkami stopowymi, takimi jak chrom i molibden , są bardziej stabilne niż węgliki żelaza . Powierzchniowe tlenków są nieskuteczne jako ochrona, ponieważ są natychmiast redukowane przez parę wodną tworzącą wodór.

Późniejsze uszkodzenia elementu stalowego można zobaczyć za pomocą badania ultradźwiękowego, które wykrywa duże defekty powstałe pod wpływem ciśnienia metanu. Te duże defekty w obciążonym elemencie są zwykle przyczyną awarii w eksploatacji: co zwykle jest katastrofalne, ponieważ gorący, łatwopalny wodór szybko się ulatnia.

Zobacz też