يشير التكسير المستحث بالهيدروجين (HIC) إلى ذرات الهيدروجين التي تتخلل الجزء الداخلي من مصفوفة الفولاذ المقاوم للصدأ وتتجمع عند حدود الحبوب والشوائب والعيوب الداخلية. تشكل جزيئات الهيدروجين ضغطًا داخليًا هائلاً، مما يولد شقوقًا داخل المادة دون تآكل خارجي واضح. تحت ضغط العمل، تتوسع الشقوق بسرعة وتسبب كسرًا هشًا مفاجئًا لأنبوب التسخين. يتميز هذا النوع من الأعطال بإخفاء وعشوائية عالية للغاية، مما يؤدي غالبًا إلى حوادث انفجار المعدات تحت ضغط التشغيل العادي.
1. مبدأ تكوين صدع الهيدروجين الداخلي
في عمليات التخليل والحماية الكاثودية وتآكل الوسط الحمضي واللحام، تحصل أيونات الهيدروجين على إلكترونات لتوليد ذرات الهيدروجين. يمكن لذرات H الصغيرة أن تخترق الفيلم السلبي وتنتشر في الشبكة المعدنية للفولاذ المقاوم للصدأ 316. تهاجر ذرات الهيدروجين بشكل مستمر وتتراكم عند عيوب المواد مثل شوائب الخبث ومناطق الخلع وحدود الحبوب، وتتحد لتكوين غاز الهيدروجين. وبما أن جزيئات الهيدروجين لا تستطيع الهروب إلى الخارج، فإن ضغط الشد الداخلي الهائل يتراكم داخل التجويف الصغير. عندما يتجاوز الإجهاد الداخلي صلابة المادة عند الكسر، تبدأ الشقوق الصغيرة وتمتد على طول واجهة الطور الضعيف. تحت حمل الدورة الحرارية وضغط العمل، تنتشر الشقوق من خلال سمك الجدار مباشرة، مما يؤدي إلى تسرب تمزق هش.
2. المصادر الرئيسية لتسلل الهيدروجين
عملية إزالة الصدأ بالتخليل الحمضي: يؤدي حمض الهيدروكلوريك والحمض المختلط إلى تآكل الفولاذ وإنتاج كمية كبيرة من الهيدروجين الناشئ؛
الحماية الزائدة-للنظام الكاثودي الحالي المتأثر: يؤدي الاستقطاب المفرط إلى تطور عنيف للهيدروجين على سطح المعدن؛
خدمة طويلة الأمد-في كبريتيد الهيدروجين-الذي يحتوي على مياه الصرف الصحي: تعمل أيونات الكبريتيد على تعزيز دخول الهيدروجين إلى المصفوفة؛
اللحام بدون حماية الغاز: تتحلل الرطوبة الموجودة في الهواء إلى هيدروجين وتدخل إلى معدن اللحام؛
معالجة ميكانيكية باستخدام الهيدروجين-الذي يحتوي على سائل القطع مما يؤدي إلى امتصاص الهيدروجين على السطح.
3. العوامل الرئيسية التي تسرع تكسير الهيدروجين
الإجهاد المتبقي عالي الشد داخل قطعة العمل من تشكيل الانحناء واللحام؛
وجود عدد كبير من الشوائب الداخلية غير المعدنية في المواد الأساسية، مما يوفر مواقع تجميع للهيدروجين؛
بيئة حمضية منخفضة الرقم الهيدروجيني تعمل على تحسين معدل تطور الهيدروجين بشكل كبير؛
تعمل ظروف العمل ذات درجة الحرارة المنخفضة على تقليل سرعة انتشار الهيدروجين وتسريع التخصيب المحلي.
4. تدابير الوقاية والقضاء الهرمية
① توحيد عملية التخليل وإضافة مثبط الهيدروجين
إضافة مثبط تخلل الهيدروجين الخاص إلى محلول التخليل لقمع توليد ذرة الهيدروجين؛ تحكم بشكل صارم في وقت التخليل لتجنب-التآكل الزائد وامتصاص الهيدروجين المفرط.
② رقابة صارمة على النطاق المحتمل للحماية الكاثودية
تجنب احتمالية الاستقطاب السلبي المفرط؛ تعيين إمكانية حماية الحد الأعلى لقطع الفاصل الزمني لتفاعل تطور الهيدروجين بشكل أساسي.
③ تنفيذ المعالجة الحرارية لإزالة الهيدروجين من الخبز
بعد التخليل واللحام، قم بإجراء -حفظ حرارة الخبز في درجة حرارة منخفضة للسماح للهيدروجين الداخلي بالانتشار والهروب من المصفوفة، والقضاء على الخطر الخفي لتخصيب الهيدروجين.
④ تحسين نقاء المواد الخام وجودة اللحام
حدد أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ مؤهلة منخفضة الشمول؛ اعتماد لحام مزدوج الجوانب بالأرجون لتقليل مسامية اللحام ومصادر العيوب حيث يتراكم الهيدروجين.
⑤ تحسين الهيكل لتقليل إجهاد الشد المتبقي
إجراء عملية تلدين ما بعد التشكيل لتخفيف الضغط لتقليل مجال إجهاد الشد الداخلي وتقليل القوة الدافعة لانتشار الشقوق.
5. جدول مقارنة تأثير الوقاية
表格
| وضع الإنتاج والخدمة | خطر تكسير الهيدروجين | اقتراح التحسين |
|---|---|---|
| تخليل غير مقيد + عدم معالجة نزع الهيدروجين | ارتفاع خطر الكسر الخفي | يجب إضافة المانع وعملية الخبز |
| التخليل باستخدام المانع + عملية نزع الهيدروجين اللاحقة-. | القضاء الأساسي على تخصيب الهيدروجين | الإجراء الإلزامي للإنتاج القياسي |
| مواد خام منخفضة الشمول-+ التلدين لتخفيف الضغط | الحد الأدنى من ميل التكسير | يفضل -أنبوب التسخين عالي الضغط |
خاتمة
ينشأ التشقق الناجم عن الهيدروجين من تخلل ذرة الهيدروجين وتجميعها وتمزق الضغط الداخلي داخل المعدن. وسائل التحكم الأساسية هي تقليل قنوات توليد الهيدروجين، وتعزيز هروب الهيدروجين إلى الخارج وتقليل الإجهاد الداخلي وعيوب المواد. ومن خلال تنظيم التخليل والحماية الكاثودية واللحام ووصلات ما بعد المعالجة الحرارية-، يمكن التخلص بشكل فعال من خطر الكسر الهش المفاجئ لـ 316 أنبوب تسخين بسبب التقصف الهيدروجيني.
