خسارات هیدروژنی دمای بالا (High Temperature Hydrogen Attack)

۱ – شرح خسارات هیدروژنی دمای بالا 

خسارات هیدروژنی دمای بالا  (High Temperature Hydrogen Attack)، نتیجه در معرض بودن فولادها در محیط هایی است که هیدروژن در دما و فشار بالا می باشند. اتمهای هیدروژن به اخل فولاد ها نفوذ کرده و با کاربیدهای فلزی واکنش داده و به صورت گاز متان (CH_۴) در می آید، اما این گاز نمی تواند از فولاد خارج شود. بر اثر فشار حاصله از تولید گاز متان حفرات، حبابهای ریز، میکروترک و ترک در زیر ساختار فولاد به وجود می آید. هنگامی که ترکهای به وجود آمده، بتوانند روی استحکام کششی فولاد تاثیر گذار باشند، آنگاه شکست و تخریب فولاد صورت خواهد گرفت. گاهی به خسارات هیدروژنی دمای بالا ، دکربوره شدن داخلی (Internal Decarburization) نیز گفته می شود. 

۲- آلیاژهای مستعد به خسارات هیدروژنی دمای بالا 

فولادهای ساده کربنی، دارای مقاومت در برابر بروز خسارات هیدروژنی دمای بالا بوده و هرچه میزان کروم و مولیبدن فولادها افزایش یابد، این مقاومت نیز افزایش خواهد یافت.

۳- عوامل موثر در بروز خسارات هیدروژنی دمای بالا 

الف- برای فولادهای مستعد به بروز این پدیده، عواملی همچون درجه حرارت، فشار جزئی هیدروژن اطراف، زمان، میزان تنش و مدت در معرض بودن از فاکتورهای مهم هستند.

ب- خسارات هیدروژنی دمای بالا در فولاد، می تواند بدون آنکه تغییرات قابل توجهی در خواص فولا به وجود آید، رخ دهد. این تغییرات را نمی توان توسط روشهای بازرسی معمول مشاهده کرد.

ج- برای بروز پدیده خسارات هیدروژنی دمای بالا ، یک دوران نهفتگی (period Incubation) نیاز می باشد. دوران نهفتگی به زمانی گفته می شود که برای مشاهده خسارات توسط روش های بازرسی بایستی مقداری تخریب در ریز ساختار آلیاژ صورت گیرد. این زمان می تواند بسیار متفاوت باشد، گاهی در عرض چند ساعت و گاهی هم ممکن است چندین سال به به درازا بیانجامد.

د- در واحدهای پالایشگاهی و در شرایط نرمال عملیاتی، فولادهای حاوی ۵٪ کروم، ۹٪ کروم، ۱۲٪ کروم و فولادهای زنگ نزن سری ۳۰۰ نسبت به بروز خسارات هیدروژن دمای بالا مقاوم بوده و توسط این پدیده تخریب نخواهند شد.

۴- واحدها و تجهیزات مستعد به بروز هیدروژنی دمای بالا

الف- کلیه واحدهای Hydroprocessing، همانند واحدهای Hydrotreater،‌ Desulfurizer، Hydrocracker، واحدهای تبدیل کاتالیستی، واحد هیدروژن و واحد Hydrogen Cleanup نسبت به بروز خسارات هیدروژنی دمای بالا حساس بوده و ممکن است دچار آن شوند.

ب- تیوب بویلرهای تولیدکننده بخار با فشار بالا نیز مستعد به بروز این نوع خسارات می باشند.

۵- شکل ظاهری و مورفولوژی خسارات هیدروژنی دمای بالا

الف- برای مشاهده دقیق و اثبات بروز پدیده HTHA، آزمایش متالوگرافی برروی فولاد لازم است.

ب- واکنش هیدروژن و کربن می تواند همچنین موجب بروز پدیده دکربور شدن سطحی فولاد شود. اگر نفوذ کربن فولاد به طرف سطح محدود باشد، کربوره شدن داخلی رخ داده و گاز متان تشکیل شده و موجبات ترک برداشتن فولاد را فراهم می آورد.

ج- در مراحل اولیه برو خسارات HTHA، حبابها و حفرات تشکیل شده توسط نمونه برداری از فولاد و بررسی آن توسط SEM قابل مشاهده خواهد بود. اگرچه تشخیص حفرات و حبابهای ناشی از بروز خسارات HTHA، از حفرات خزشی ایجاد شده، بسیار مشکل خواهد بود. مراحل اولیه بروز خسارات HTHA، فقط می تواند توسط انجام آزمایش متالوگرافی بسیار دقیق بر روی مناطق خسارت دیده، مشاهده شود.

د- در مرحله پیشرفت خسارات هیدروژنی دمای بالا، دکربوره شدن و باز شدگی مرز دانه ها، توسط نمونه برداری و بررسی آنها با میکروسکوپ و گاهی توسط انجام متالوگرافی غیر مخرب نیز قابل مشاهده خواهد بود.

ه- ترکها و باز شدگی ها (Fissuring) به صورت مرزدانه ای بوده و در جوار دانه های پرلیت (حاوی کابید آهن) به وجود می آیند.

و- در فولادهایی که زیر ساختار آنها دارای ساختارهای لایه ای (Lamination) می باشند، ممکن است که با چشم غیر مسلح مقداری بادکردگی بر روی سطح مشاهده شود.

کاربران گرامی برای دریافت کامل فایل « خسارات هیدروژنی دمای بالا  (HTHA) » به بخش دانلود مراجعه نمایید…