مکانیسم تردی هیدروژن شکست شکست شکننده لوله‌های گرمایش تیتانیوم و طرح کامل کنترل پیشگیری از فرآیند-

شکست شکننده تردی هیدروژن به اتم های هیدروژن اطلاق می شود که تحت دمای خاص و محیط متوسط ​​به داخل ماتریس تیتانیوم نفوذ می کنند. هیدروژن با تیتانیوم واکنش می دهد و رسوبات هیدرید تیتانیوم شکننده را تشکیل می دهد که تداوم ریزساختار فلز را از بین می برد. تحت فشار داخلی و تنش حرارتی، ترک‌های شکننده به سرعت در داخل دیواره لوله رشد می‌کنند و بدون تغییر شکل پلاستیکی آشکار در سطح، در نهایت باعث پارگی ناگهانی شکننده و نشت متوسط ​​لوله‌های گرمایش تیتانیوم می‌شوند. این شکست مربوط به آسیب شکنندگی ذاتی مواد ناشی از هیدروژن است، که اغلب در خطوط لوله تیتانیوم که در محیط ترشی، هیدروژن مرطوب حاوی سیستم‌های حفاظت متوسط ​​و کاتدی کار می‌کنند، رخ می‌دهد.

1. مکانیزم نفوذ و تردی هیدروژن

تیتانیوم دارای قابلیت جذب هیدروژن قوی در محدوده دمایی معین است. هنگامی که خط لوله با مایع اسیدی اسیدی یا مایع فرآیند غنی{1}هیدروژن تماس پیدا می کند، یون های هیدروژن در محیط الکترون ها را به دست می آورند و به هیدروژن اتمی تبدیل می شوند. اتم‌های هیدروژن کوچک{3}}به راحتی می‌توانند از لایه غیرفعال تیتانیوم عبور کرده و در شبکه فلزی پخش شوند. همانطور که غلظت هیدروژن تا حد اشباع انباشته می شود، فازهای سوزنی{5}}هیدرید تیتانیوم شکننده در امتداد مرزهای دانه جدا می شوند. این فازهای هیدرید چقرمگی بسیار پایینی دارند و به منابع ترک طبیعی تبدیل می شوند. تحت تنش کششی ناشی از تحمل فشار و تغییر دما، ترک ها در امتداد نواحی توزیع هیدرید با سرعت بسیار زیاد منتشر می شوند که منجر به شکستگی بدون تغییر شکل شکل پذیر می شود. متفاوت از خوردگی گالوانیکی و خوردگی شکاف که مربوط به از دست دادن انحلال مواد است، تردی هیدروژنی بدتر شدن شکنندگی ساختاری ناشی از دوپینگ عنصر داخلی است و بدنه لوله قبل از شکستگی کاهش وزن آشکاری ندارد.

2. موقعیت های معمولی مستعد آسیب تردی هیدروژن

بخش های خط لوله آغشته به مایع اسیدی ترشی در هنگام تمیز کردن شیمیایی و ساخت و ساز غیرفعال سازی.

بخش‌های لوله متصل به دستگاه‌های حفاظت کاتدی ضد خوردگی-با پتانسیل حفاظت بیش از حد.

خطوط لوله مرده که در آنها هیدروژن{0}}حاوی محیط آب بندی شده است و هیدروژن به طور مداوم حل و انباشته می شود.

اتصالات جوش داده شده با ساختار دانه شل و سرعت انتشار هیدروژن سریعتر.

بخش‌های ایستاده خاموش{0}}در دمای پایین که حلالیت هیدروژن کاهش می‌یابد و هیدرید در مقادیر زیاد رسوب می‌کند.

3. فاکتورهای محرک اصلی تسریع کننده تردی هیدروژن

زمان ترشی کنترل نشده و غلظت اسید در طول تمیز کردن خط لوله{0}}در سایت، که منجر به جذب بیش از حد هیدروژن می شود.

تنظیم نامناسب پارامتر حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر، باعث حفاظت بیش از حد و تکامل هیدروژن اجباری می شود.

خاموشی طولانی مدت-بدون تخلیه هیدروژن-محیط غنی در داخل خط لوله برای جلوگیری از غنی سازی هیدروژن؛

محیط کاری حاوی سولفید هیدروژن، هیدروژن نوپا و سایر اجزایی است که به راحتی اتم های هیدروژن را تفکیک می کنند.

بدون عملیات حرارتی هیدروژن زدایی پس از جوشکاری و ترشی برای حذف هیدروژن محلول در داخل مواد.

4. اقدامات فنی کامل-پیشگیری و کنترل پیوند

① فرموله کردن فرآیند استاندارد شده-در زمان کوتاه ترشی کردن با بازدارنده خوردگی که به شدت اضافه شده است

مدت خیساندن اسید را برای کاهش نفوذ هیدروژن به بستر تیتانیوم محدود کنید.

② پتانسیل حفاظت کاتدی را برای جلوگیری از واکنش تکامل هیدروژن از محافظت بیش از حد تنظیم کنید

حد پتانسیل بالایی را برای جلوگیری از تولید هیدروژن از منبع تنظیم کنید.

③ Empty and replace residual medium in pipelines after long-term shutdown operation

برای جلوگیری از رسوب هیدرید در دمای پایین، هیدروژن انباشته شده را تخلیه کنید.

④ پس از جوشکاری و تمیز کردن اسیدی، عملیات بازپخت{0}دهیدروژناسیون در دمای پایین را اجرا کنید

هیدروژن محلول اضافی را از داخل شبکه فلزی تیتانیوم خارج کنید.

⑤ نمونه بازرسی مواد به طور منظم برای تشخیص میزان بارش هیدرید از بخش های کلیدی لوله

قبل از شکستگی قطعات به شدت شکننده را از قبل تعویض کنید.

5. جدول مقایسه اثر پیشگیری

表格

نتیجه گیری

شکست شکنندگی هیدروژن لوله‌های گرمایش تیتانیوم توسط نفوذ اتم هیدروژن و رسوب هیدرید تیتانیوم در داخل ماتریس ایجاد می‌شود که چقرمگی مواد را کاهش می‌دهد و منجر به شکستگی شکننده ناگهانی ناشی از استرس{0}}می‌شود. راهبردهای اصلی پیشگیری شامل کنترل دقیق پارامترهای ترشی و حفاظت ضد خوردگی برای قطع کانال‌های ورودی هیدروژن، تخلیه به موقع محیط غنی از هیدروژن و حذف هیدروژن داخلی از طریق عملیات حرارتی هیدروژن زدایی است. کنترل حلقه بسته تمیز کردن خط لوله، پیکربندی ضد خوردگی، تعمیر و نگهداری خاموش و بازرسی مواد می‌تواند از حوادث ایمنی ناشی از پارگی ناگهانی ناشی از شکنندگی هیدروژنی لوله‌های گرمایش تیتانیوم جلوگیری کند.