آلية التقصف الهيدروجيني فشل الكسر الهش في أنابيب تسخين التيتانيوم والمخطط الكامل للتحكم في منع العملية

يشير الكسر الهش لتقصف الهيدروجين إلى ذرات الهيدروجين التي تخترق الجزء الداخلي من مصفوفة التيتانيوم تحت درجة حرارة محددة وبيئة متوسطة. يتفاعل الهيدروجين مع التيتانيوم لتكوين رواسب هشة من هيدريد التيتانيوم، والتي تدمر استمرارية البنية المجهرية المعدنية. تحت الضغط الداخلي والإجهاد الحراري، تنبت الشقوق الهشة وتتوسع بسرعة داخل جدار الأنبوب دون تشوه بلاستيكي واضح على السطح، مما يؤدي في النهاية إلى تمزق هش مفاجئ وتسرب متوسط ​​لأنابيب تسخين التيتانيوم. ينتمي هذا الفشل إلى تلف الهشاشة الجوهرية للمادة الناتج عن الهيدروجين، والذي يحدث بشكل متكرر في خطوط أنابيب التيتانيوم التي تخدم في بيئة التخليل، والهيدروجين الرطب -الذي يحتوي على أنظمة حماية متوسطة وكاثودية.

1. آلية اختراق الهيدروجين والتقصف

يتمتع التيتانيوم بقدرة قوية على امتصاص الهيدروجين عند نطاق درجة حرارة معين. عندما يتلامس خط الأنابيب مع سائل التخليل الحمضي أو سائل العملية الغني بالهيدروجين-، تحصل أيونات الهيدروجين الموجودة في الوسط على إلكترونات وتتحول إلى هيدروجين ذري. يمكن لذرات الهيدروجين الصغيرة- أن تمر بسهولة عبر طبقة تخميل التيتانيوم وتنتشر في الشبكة المعدنية. عندما يتراكم تركيز الهيدروجين إلى حد التشبع، تنفصل أطوار هيدريد التيتانيوم الهشة مثل الإبرة على طول حدود الحبوب. تتميز أطوار الهيدريد هذه بصلابة منخفضة للغاية وتصبح مصادر تشققات طبيعية. تحت إجهاد الشد الناتج عن تحمل الضغط وتغير درجة الحرارة، تنتشر الشقوق على طول مناطق توزيع الهيدريد بسرعة كبيرة للغاية، مما يؤدي إلى كسر الانقسام مع عدم وجود تشوه قابل للسحب تقريبًا. يختلف عن التآكل الجلفاني وتآكل الشقوق الذي ينتمي إلى فقدان انحلال المواد، فإن التقصف الهيدروجيني هو تدهور الهشاشة الهيكلية الناتج عن تعاطي العناصر الداخلية، ولا يعاني جسم الأنبوب من فقدان واضح للوزن قبل الكسر.

2. الأوضاع النموذجية المعرضة لأضرار التقصف بالهيدروجين

مقاطع خطوط الأنابيب المنقوعة في سائل حمض التخليل أثناء التنظيف الكيميائي وبناء التخميل؛

قطع الأنابيب المتصلة بأجهزة الحماية الكاثودية-من التآكل ذات إمكانية الحماية المفرطة؛

خطوط الأنابيب الميتة حيث يتم إغلاق الوسط المحتوي على الهيدروجين ويذوب الهيدروجين ويتراكم بشكل مستمر؛

وصلات ملحومة ذات بنية حبيبية فضفاضة ومعدل انتشار أسرع للهيدروجين؛

-أقسام ثابتة ذات درجة حرارة منخفضة حيث تنخفض قابلية ذوبان الهيدروجين ويترسب الهيدريد بكميات كبيرة.

3. العوامل المحفزة الأساسية تسريع التقصف الهيدروجيني

وقت التخليل غير المتحكم فيه وتركيز الحمض أثناء-تنظيف خطوط الأنابيب في الموقع، مما يؤدي إلى امتصاص الهيدروجين بشكل مفرط؛

إعداد معلمة غير مناسب للحماية الكاثودية الحالية المؤثرة، مما يتسبب في الحماية الزائدة وتطور الهيدروجين القسري؛

إيقاف التشغيل على المدى الطويل-بدون إفراغ الوسط الغني بالهيدروجين-داخل خط الأنابيب لتجنب إثراء الهيدروجين؛

يحتوي وسط العمل على كبريتيد الهيدروجين والهيدروجين الناشئ ومكونات أخرى يسهل فصل ذرات الهيدروجين؛

لا توجد معالجة حرارية لإزالة الهيدروجين بعد اللحام والتخليل للتخلص من الهيدروجين المذاب داخل المادة.

4. -الإجراءات الفنية الكاملة لمنع الارتباط والتحكم فيه

① قم بصياغة عملية تخليل موحدة -لوقت قصير مع إضافة مانع التآكل بشكل صارم

الحد من مدة نقع الحمض لتقليل تغلغل الهيدروجين في ركيزة التيتانيوم.

② اضبط بدقة إمكانية الحماية الكاثودية لتجنب تفاعل تطور الهيدروجين الزائد

تعيين الحد الأعلى المحتمل لمنع توليد الهيدروجين من المصدر.

③ إفراغ واستبدال الوسط المتبقي في خطوط الأنابيب بعد عملية إيقاف التشغيل لمدة -طويلة

تفريغ الهيدروجين المتراكم لمنع هطول الهيدريد عند درجة حرارة منخفضة.

④ تنفيذ معالجة التلدين بإزالة الهيدروجين بدرجة حرارة منخفضة بعد اللحام والتنظيف الحمضي

طرد الهيدروجين المذاب الزائد داخل شبكة معدنية من التيتانيوم.

⑤ فحص المواد بشكل منتظم للكشف عن درجة ترسيب الهيدريد في أقسام الأنابيب الرئيسية

استبدل المكونات شديدة الهشاشة مقدمًا قبل فشل الكسر.

5. جدول مقارنة تأثير الوقاية

表格

خاتمة

يحدث فشل التقصف الهيدروجيني لأنابيب تسخين التيتانيوم بسبب تسرب ذرة الهيدروجين وترسيب هيدريد التيتانيوم داخل المصفوفة، مما يقلل من صلابة المواد ويؤدي إلى -كسر هش مفاجئ ناتج عن الإجهاد. تتضمن إستراتيجيات الوقاية الأساسية التحكم الصارم في عملية التخليل ومعلمات الحماية من التآكل-لقطع قنوات دخول الهيدروجين، وتفريغ الوسط الغني بالهيدروجين-في الوقت المناسب، وإزالة الهيدروجين الداخلي من خلال المعالجة الحرارية لإزالة الهيدروجين. يمكن للتحكم في الحلقة المغلقة- لتنظيف خطوط الأنابيب، والتكوين المضاد للتآكل-، وصيانة إيقاف التشغيل وفحص المواد أن يمنع حوادث السلامة المفاجئة الناجمة عن التقصف الهيدروجيني لأنابيب تسخين التيتانيوم.