什么是氢脆?

氢脆是一种氢的形式损害源于氢原子扩散到某些金属中。有导致氢脆的三个标准:

1. 氢,
2. 高强度钢和合金，和
3. 施加或残余应力。

在氢的存在下，这些高强度材料失去了延性特性，并变得容易受到伤害脆性断裂．裂纹的萌生和扩展可以发生在内部，然而，大多数情况下出现在构件的表面。即使氢气浓度很低，也会对设备产生不利影响。

氢脆主要发生在黑色合金中，例如高强度和马氏体钢。通常，材料的强度越大，它就越脆弱，它是氢气脆化。包括一些铜，铝和镍合金的其他材料对这种类型的氢气损伤具有较低的敏感性。然而，如果这些材料经历了应变硬化过程，则它们可能具有更大的脆化风险。

氢脆是石油天然气和石化行业的常见现象。通常受影响的工艺设备和单元包括:

• 碳钢管道
• 流体催化裂化
• 加氢处理
• 加氢裂化
• 胺
• 储油罐
• 反应堆
• 可口可乐鼓
• HF烷基化

其他部件，例如螺栓和弹簧具有高强度以承受大负载和应力。由于它们的高拉伸强度，这些部件受到影响开裂．

与氢脆有关的氢损伤机制有几种。这些机制包括:

• 氢剥落
• 氢诱导裂解（HIC）
• 应力腐蚀开裂
• 氢胁迫开裂

虽然氢脆与开裂有关，但在某些情况下也可能与腐蚀损伤有关。

氢从何而来?

氢的扩散可以在低温和高温的许多过程中发生。焊接实践通常会导致热影响区填充金属和母金属之间的区域。即使母材抗脆化，这些HAZs也可能是氢破坏的临界点。酸洗(即去除较厚的氧化皮)也是一个可能导致腐蚀损害的过程，因为用于清洁组件表面的酸性溶液。高温下的氢气氛以及湿的H2S和HF酸服务，也加速氢脆损害。

氢气脆化和应力腐蚀开裂之间的一个关键差异，虽然在许多方面非常相似，但它们对其反应阴极保护．阴极保护是最有效的防腐方法之一，但它不能阻止氢向钢构件扩散。

预防

可以采用几种技术来降低氢脆化的可能性。

材料选择

在某些情况下，可以使用较低强度的钢和合金来降低脆化的风险。然而，必须考虑特殊的考虑，以确保材料能够承受在运行期间施加的负载。如果高强度钢和合金是最好的材料选择，可以进行某些热处理，以降低可能导致脆化问题的硬度和残余应力。

氢烘烤（脱氢）

氢烘焙是一种常见的行业练习，用于将氢脱落出钢。这对焊接尤为重要，因为被困氢气会导致脆性骨折。该方法涉及将钢加热至大约600℃（316“→浸泡一段时间（取决于材料的尺寸和材料的厚度）。在较高的烘烤温度下浸泡钢确保在制备修理之前已经除去了足够量的氢。对该技术的限制是确定钢需要浸泡的时间量。一般的拇指规则是每英寸厚度为一小时。

焊后热处理

PWHT通常在焊接后不久进行，以减少残余应力，控制焊接和操作条件之间的温度波动。

检查和监测

检查-用于识别氢脆化裂缝的最有用和经济高效的检查方法是磁粒子试验（MPT）和超声波检测（UT）．MPT对于识别表面裂纹特别有用。UT技术还可以准确地定位零件表面或次表面的裂纹。

监控-氢通量监测器解决了关于钢需要浸泡时间的不确定性的氢焙烤问题。这些监测器用于氢焙烤期间，以确定通过钢的氢通量率何时低于或高于某一阈值。超过这个阈值，氢焙烤开始并继续，直到氢通量率下降到阈值以下。这些监视器可以决定何时可以缩短或延长烘烤时间。

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API RP 571-炼油工业中固定设备的损坏机制

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