什么是氢脆?

氢脆是氢的一种形式吗损害由氢原子扩散到某些类型的金属而产生的。有导致氢脆的三个标准:

1. 氢,
2. 高强度钢和合金，以及
3. 施加的或残余的应力。

在氢存在的情况下，这些高强度材料失去了延展性，变得易受腐蚀脆性断裂．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组件的表面。即使是低浓度的氢也会对设备产生有害的影响。

氢脆主要发生在高强度和马氏体钢等亚铁合金中。一般来说，材料的强度越大，越容易发生氢脆。其他材料包括一些铜、铝和镍合金对这种氢损伤的敏感性较低。然而，如果这些材料经历了应变硬化过程，它们可能有更大的脆化风险。

氢脆是石油、天然气和石化工业中常见的现象。通常受影响的工艺设备和装置包括:

• 碳钢管道
• 流化床催化裂解
• 加氢处理
• 加氢裂化
• 胺
• 储罐
• 反应堆
• 可口可乐鼓
• HF烷基化

其他部件，如螺栓和弹簧具有高强度，以承受大的负载和应力。由于它们的抗拉强度高，这些零件受到破解．

与氢脆有关的氢损伤机理有多种。这些机制包括:

• 氢压扁
• 氢致开裂(HIC)
• 应力腐蚀开裂
• 氢应力开裂

虽然氢脆与开裂有关，但在某些情况下也与腐蚀损伤有关。

氢气从何而来?

氢的扩散可以在低温和高温的许多过程中发生。焊接实践通常会诱发热影响区(HAZ)填充金属和母金属之间的区域。这些HAZs可以是氢损伤的临界点，即使母金属是抗脆的。酸洗(即去除厚厚的氧化垢)也是一个可能导致腐蚀损伤的过程，因为用于清洁组件表面的酸性溶液。高温下的氢大气压和湿氢大气压2S和HF酸的使用，也加速氢脆损伤。

氢脆和应力腐蚀开裂之间的一个关键区别是，虽然在许多方面非常相似，但它们对阴极保护．阴极保护是最有效的防腐方法之一，但它不能防止氢扩散到钢构件中。

预防

可以采用几种技术来降低氢脆的可能性。

材料选择

在某些情况下，可以使用较低强度的钢和合金来减少脆化的风险。但是，必须考虑到特殊的因素，以确保材料在操作过程中能够承受施加的载荷。如果高强度钢和合金是最佳的材料选择，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。

氢烘焙(脱氢)

氢烘焙是一种常见的工业做法，用于从钢中提取氢气。这对焊接来说尤其重要，因为困住的氢会导致脆性断裂。该过程包括将钢加热到大约600┉(316â”316â)，并浸泡一定时间(取决于组件的尺寸和材料的厚度)。在较高的烘烤温度下浸泡钢材可以确保在进行修理前除去足够数量的氢气。该技术的局限性在于确定钢材需要浸泡的时间。一般的经验法则是每英寸材料厚度需要1小时。

焊后热处理(PWHT)

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

检查和监控

检查- - - - - -用于鉴别氢脆开裂的最有用和最有成本效益的检验方法是磁粉测试(MPT)而且超声波测试(UT)．MPT对识别表面裂纹特别有用。UT技术还可以准确定位零件表面或次表面的裂纹。

监控- - - - - -氢通量监测器解决了不确定钢浸泡时间的氢焙烧问题。这些监测器用于在氢气焙烧过程中，以确定氢气通过钢的通量率何时低于或高于某一阈值。在这个阈值以上，氢焙出被启动并继续，直到氢通量速率下降到阈值以下。这些监控器决定何时可以缩短或延长烧烤时间。

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API RP 571- - - - - -影响炼油工业固定设备的损坏机制

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