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氢损伤相关知识大全

2018-4-10 11:32:28      点击:

什么是氢损伤?
在什么状态下和环境下对金属有所损伤?氢损伤的危害到底有多大呢?如何识别与防范?
                                                        

                                                                                      

氢损伤事故案例:
  

      几年前,有个化工厂重油裂解装置在裂解过程中,循环油管泄漏引起了爆炸事故。现场反应操作温度大道为397℃,操作压力为16.6MPa (G)。

  经过调查分析研究,事故的重要原因是由于管道内部结构受到氢腐蚀导致管道破坏,高温高压下管道内的物质漏出并遇电火花进而引发火灾。由于氢腐蚀而产生的甲烷气体还会引起管道的内外表面出现鼓包和钢材脱碳现象

                             


  早在1875年Johnson首次报道了钢和氢作用导致材料脆化现象,这也是最早的关于氢脆的报道。


      自世界能源危机以来,氢已被直接作为一种新的能源燃料。据1976年的报道,美国氢的年产量为6Gm3, 已为其天然气产量的1/10。在产氢、贮氢、输氢和用氢 中都可能发生金属的氢损伤问题近10年来,在低碳钢、低合金钢、不锈钢 以及钛、钽、钴合金中都发现氢引起的损坏


      氢会导致很多金属构件的损伤,使微观结构及组织变化,并引起其性能的下降,导致钢材的开裂、鼓泡或断裂,并降低疲劳寿命,降低蠕变抗力,产生氢化物相,最常见的是导致构件脆性断裂,这种脆性断裂通常是突然发生的,习惯上称为氢脆。其实,氢损伤的模式还远远不止于以往所发生的氢脆。化工及石化生产过程中经常会遇到高温高压氢介质引起的氢腐蚀,这是金属内部的氢和合金元素或杂质在微观结构上发生化学反应形成不可溶解于金属的现象。


氢的来源:
    钢中氢的来源有:(1)在冶炼、酸洗、焊接或电镀等工艺过程中钢所吸收的氢。(2)使用过程中由环境中吸收的氢。含氢介质有H2、H2s等气体,或在水溶液中腐蚀时阴极过程所释放的氢。 


氢损伤失效的模式有哪些?

   承压设备氢损伤失效模式分为:

  1. 内气体氢致开裂,因材料氢脆而发生断裂;
  2. 氢鼓包由于溶解在金属内部的内氢导致金属结构出现各种形式的裂纹;
  3. 氢脆;
  4. 氢腐蚀脱碳;


如何预防氢损伤?

 1.选好材料:选择以抗氢致开裂和抗氢腐蚀的钢材为主。因为抗氢致开裂钢是高纯度的,不会有明显的夹杂物,这样可以限制氢在钢中储存的空间。抗腐蚀的钢材加入了能够强烈形成碳化物的合金因素,在钢水凝固的较高温度下迅速与C形成稳定碳化物不易分解,即使氢进入了也不会破坏这些合金元素的碳化结构,从而避免了氢腐蚀。

  2.消氢热处理创造一种必需的温度条件和低氢或无氢的周边环境,以利于氢的扩散或外逸。200℃时氢分子即可分解为氢原子,容易逸出金属。实际上一般加热到300℃左右,更有利于扩散和逸出。大厚度的钢板设备应加长消氢时间,保证氢原子扩散。

    

 3.氢损伤检测目前最有效的检测方法是超声波检测,当超声波显示的壁厚比原来增大时,应考虑发生了氢腐蚀。全相检验也是临氢设备非常重要的检验手段,应以现场覆膜法为首选,全相能直观到氢致开裂的裂纹,夹渣,气孔缺陷和开裂的状态。