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高压设备的99种疾病:高温氢攻击

通过约翰·雷诺兹,天祥集团首席顾问。本文发表在2005年1月/ 2月的《Inspectioneering Journal》上。188游戏平台下载
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HTHA可分为多种腐蚀机制,包括环境辅助开裂、氢辅助开裂和高温降解。有时HTHA与低温氢裂化机制相混淆,后者是由水腐蚀反应导致氢进入钢材。但恰恰相反,HTHA只发生在高温(至少400F / 204C)下的干燥条件下,当氢分解成新生的(原子)氢,然后在环境的温度和压力下进入钢中。然后,原子氢与钢中不稳定的碳化物反应,形成甲烷气体,然后形成气穴,导致裂缝、起泡和开裂。HTHA影响碳钢和低合金钢,但最常见于超过相应纳尔逊曲线极限的碳钢和碳-1/2 Mo钢中。这些曲线,加上更多关于HTHA的有价值的信息,可以在API RP 941(2)第6版中找到。如果您仍然依赖于旧版本,您可能需要获得更新的版本,因为本标准已经进行了实质性的更新,并且最近包含了关于检查技术的更好的信息。
HTHA服役的三个最常见原因是,首先,根据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/温度下运行,不符合新的向下修订的钢暴露极限。几年前,该行业开始出现C-1/2Mo钢低于相应的Nelson曲线极限(即被认为是“安全区”)的HTHA失效。经过无数次的失败、测试和数据收集,C-1/ 2Mo钢的纳尔逊曲线极限大大降低,甚至在新的结构中被取消。

经历HTHA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,而没有适当考虑它们在工作温度下暴露于氢气的极限,即没有来自合格材料工程师的充分建议。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中无法承受的温度和压力下操作设备,即不知道这一点

他们正在损坏设备。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/或压力可能会增加。HTHA是一个时间-温度-压力函数,这基本上意味着在一定的加氢工艺环境中,设备暴露在高于其电阻极限的温度下的时间越长,对钢材的损伤就会越严重;而且温度升高得越高,超过钢的极限,破坏就会发生得越快。有时损坏是孤立的在某些区域,例如焊件,HAZ,有时它是一个更普遍的性质,即不能完全预测它将发生在哪里,它可能分散在整个设备。通常情况下,我们首先观察温度较高的区域,通常是在催化设备的出口喷嘴附近,或者是冷却过程的换热器的入口喷嘴附近。我们还将我们的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,人们只需要选择合适的钢材来抵抗氢分压和温度的组合,或者调整操作条件,使其低于现有建筑材料的纳尔逊曲线极限。通常,当我们增加合金含量,如钢的Cr含量,为了稳定碳化物,我们获得更多的抗HTHA。此外,奥氏体不锈钢包层或加层焊接也有一定的好处,通常用于提高设备在酸热加氢加工环境中的抗硫化性。
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)使用速度比、频率依赖后向散射和光谱分析的组合,用于发现HTHA的早期阶段。对于表面以下HTHA的裂缝和开裂的尺寸和检测,我们使用飞行时间衍射(TOFD)。

你们是否为在高温下加氢工艺服务中运行的所有设备建立了适当的IOW,你们的RBI计划是否包括对可能暴露于HTHA的设备的适当检查技术和频率?


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发布的室利罗摩克里希纳大地2019年1月22日
嗨,约翰,早上好,我是一名……登录188abc金博宝 阅读这篇评论的其余部分。

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