介绍
高温氢攻击(HTHA)是一种复杂的破坏机制,它继续反抗研究人员,试图对预期的损害或使用寿命进行预测。本文提供了有关HTHA的一些背景,讨论了HTHA检查和缓解措施的一些当前发展,并描述了一个炼油厂如何为其炼油厂制定HTHA风险管理计划及其所遇到的挑战和陷阱。文章还描述了作者开发的一种新的创新筛查方法,该方法是腐蚀与材料工程专家,协助炼油厂表征了75多个在高温氢服务中运行的设备项目,需要个性化的风险管理计划。评估中包括的材料是碳钢(CS),C-0.5MO,1CR和1.25CR设备,服务范围为10至50多年以上。提供了几个示例。
什么是HTHA?
从机械上讲,HTHA可以被认为是氢在典型的蠕变机制以下的温度下促进了蠕变损伤。过程环境中存在的原子氢必须首先进入设备的表面,然后可以扩散到地下。原子氢与存在于不稳定的碳化物中形成甲烷的碳结合。首先,这会产生非常小的气泡,然后随着气泡中的压力的产生,它们开始组合形成裂缝,然后这些裂缝结合在一起以形成裂缝。
背景
该行业管理HTHA的历史方法是使用经验丰富的曲线(API 941纳尔逊曲线),这些曲线被绘制在报告最低的HTHA攻击案例以下。一般而言,这些曲线已用于材料选择和评估现有设备的完整性,并为该行业提供了很好的服务。尼尔森曲线显示每种材料的温度/pp H2(氢局部压)关系。
尽管CS的Nelson曲线形状是基于经验的,但API TR 941技术基础文档(TBD)描述了基于第一原理的尼尔森曲线的理论基础,并确认它们在P/T/材料中的一般形状和位置(压力/温度/材料)从根本上是合理的。从热力学上讲,甲烷的形成反应在较低的温度下受到青睐,但在较低温度下反应速率限制。因此,HTHA更有可能在中等温度下发生,这与工程使用的建筑材料相吻合。长期以来,众所周知,CR(Chromium)和Mo(钼)的合金添加比碳钢中的铁碳化物产生的碳化物更稳定,并且不会像甲烷一样容易形成甲烷。
实际上,HTHA更加复杂,并且还有许多其他因素,例如年龄,疲倦,压力,PWHT等,这些因素决定了实际材料对HTHA的特殊敏感性或抵抗力。
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