压力设备疾病:高温氢攻击(HTHA)

HTHA有多种腐蚀机制，包括环境辅助裂解、氢辅助裂解和高温降解。有时HTHA与低温氢裂解机制相混淆，后者是由于水相腐蚀反应将氢注入钢中而产生的。但恰恰相反，HTHA只发生在高温(至少400F / 204C)和干燥条件下的氢气中，当氢气分解成新生的(原子)氢，然后在环境的温度和压力下进入钢铁中。然后，这些氢原子与钢中不稳定的碳化物发生反应，形成甲烷气体，甲烷气体导致气穴形成，从而导致开裂、起泡和开裂。HTHA影响碳素钢和低合金钢，但最常见的是碳钢和碳-1/2 Mo钢，它们的操作超过了相应的纳尔逊曲线限制。在API RP 941(2)第六版中可以找到这些曲线，以及更多有关HTHA的有价值的信息。如果您仍然依赖较旧的版本，您可能需要获得一个更新的副本，因为该标准已经进行了实质性的更新，最近包括了关于检查技术的更好的信息。
HTHA投入使用的三个最常见的原因是:首先，按照API 941以前版本设计的旧C-1/2Mo设备可能仍然在过高的压力/温度下工作，不符合新的向下修订的钢暴露限值。几年前，该行业开始出现C-1/2Mo钢低于相应的尼尔森曲线极限(即被认为是“安全区”)的HTHA失效。经过多次失败、测试和数据收集，C-1/ 2Mo钢的尼尔森曲线极限被大幅降低，甚至在新施工中被取消。

经历高压tha的第二个原因是设备被设计为在ASME规定的各种钢的允许应力极限下使用，而没有充分考虑它们在工作温度下暴露于氢的极限，即没有从称职的材料工程师那里得到充分的建议。第三个原因是操作可能没有由材料工程师建立的适当指定的完整性操作窗口IOW)，并且可能在设备设计时无法承受的温度和压力下操作设备(即不知道这一点)

他们正在破坏设备。这也可能发生在所谓的“运行结束”条件下，当催化剂活性下降，因此温度和/或压力可能增加。HTHA是一个时间-温度-压力函数，这基本上意味着在某种水力处理环境中，设备暴露在高于其电阻极限的温度下的时间越长，对钢材的损伤就会积累越多;而温度升高的越高，超过钢的极限，损伤就发生得越快。有时损伤是孤立的特定区域，例如焊接，HAZ，有时是一个更普遍的性质，即它不能完全预测发生在哪里，它可能分散在整个设备。通常，我们首先观察比较热的区域，通常是靠近催化设备的出口喷嘴，或者可能是冷却过程的换热器的较热的进口喷嘴。我们还将检测技术集中在焊接上，在许多情况下，焊接似乎优先退化。

为了避免HTHA，只需要选择合适的钢材来抵抗氢分压和温度的组合，或调整操作条件，使其保持在现有建筑材料的尼尔森曲线极限以下。通常，当我们增加合金含量，例如钢的Cr含量，为了稳定碳化物，我们获得更多的抗HTHA。此外，奥氏体不锈钢包覆或叠加焊接也有一些好处，这通常用于提高设备在热酸加氢加工环境中的耐硫化性。
近年来，HTHA的检测技术有了很大的改进。我们现在使用体积和表面技术的结合。表面技术用于发现HTHA在表面的高级阶段，即裂缝和开裂。我们的表面技术包括WFMT, MT和原位金相，如现场金相复制(FMR)。自动超声后向散射检测(AUBT)结合了速度比、依赖于频率的后向散射和光谱分析，用于发现HTHA的早期阶段。我们使用飞行时间衍射(TOFD)来测定和检测表面以下HTHA的裂缝和开裂。

你们是否为所有在高温下运行的加氢处理设备制定了适当的低温操作标准?你们的RBI计划是否包括了对可能暴露于高压tha的设备的适当检查技术和检查频率?