Hidrojen kaynaklı çatlama (HIC), paslanmaz çelik matrisin iç kısmına nüfuz eden ve tane sınırlarında, kalıntılarda ve iç kusurlarda toplanan hidrojen atomlarını ifade eder. Hidrojen molekülleri çok büyük bir iç basınç oluşturur ve bu da, dışta belirgin bir korozyon olmaksızın malzemenin içinde çatlaklar oluşmasına neden olur. Çalışma gerilimi altında çatlaklar hızla genişler ve ısıtma borusunun ani kırılgan kırılmasına neden olur. Bu tür bir arıza son derece yüksek bir gizlenme ve rastlantısallığa sahiptir ve genellikle normal çalışma basıncı altında ekipman patlaması kazalarına yol açar.
1. İç Hidrojen Çatlak Oluşumu Prensibi
Asitleme, katodik koruma, asidik ortam korozyonu ve kaynaklama işlemlerinde hidrojen iyonları, hidrojen atomları oluşturmak için elektronlar elde eder. Minik H atomları pasif filme nüfuz edebilir ve 316 paslanmaz çeliğin metal kafesine yayılabilir. Hidrojen atomları sürekli olarak cüruf kalıntıları, dislokasyon bölgeleri ve tane sınırları gibi malzeme kusurlarında göç eder ve birikerek hidrojen gazı halinde birleşir. Hidrojen molekülleri dışarı kaçamadığından, küçük boşluğun içinde muazzam bir iç çekme basıncı oluşur. İç gerilim malzemenin kırılma dayanıklılığını aştığında mikro çatlaklar başlar ve zayıf faz arayüzü boyunca uzanır. Termal çevrim yükü ve çalışma basıncı altında çatlaklar doğrudan duvar kalınlığı boyunca ilerleyerek gevrek kopma sızıntısına neden olur.
2. Hidrojen Sızmasının Ana Kaynakları
Asitle temizleme pas alma işlemi: Hidroklorik asit ve karışık asit çeliği aşındırır ve büyük miktarda yeni oluşan hidrojen üretir;
Etkilenen akım katodik sisteminin aşırı-korunması: Aşırı polarizasyon, metal yüzeyinde şiddetli hidrojen oluşumunu tetikler;
Atık su içeren-hidrojen sülfürde-uzun vadeli hizmet: Sülfür iyonları matrise hidrojen girişini destekler;
Gaz korumasız kaynak: Havadaki nem hidrojene ayrışır ve kaynak metaline girer;
Yüzeyde hidrojen emilimine yol açan hidrojen-içeren kesme sıvısıyla mekanik işlem.
3. Hidrojen Çatlamasını Hızlandıran Temel Faktörler
İş parçasının içinde bükme ve kaynakla şekillendirmeden kaynaklanan yüksek çekme artık gerilimi;
Hidrojen için toplanma alanları sağlayan, temel malzemede bol miktarda dahili-metalik olmayan kalıntılar;
Düşük pH'lı asidik ortam, hidrojen oluşum hızını büyük ölçüde artırır;
Düşük sıcaklıkta çalışma koşulu, hidrojen difüzyon hızını azaltır ve yerel zenginleşmeyi hızlandırır.
4. Hiyerarşik Önleme ve Ortadan Kaldırma Tedbirleri
① Asitleme işlemini standartlaştırın ve hidrojen inhibitörü ekleyin
Hidrojen atomu oluşumunu baskılamak için asitleme çözeltisine özel hidrojen geçirgenliği geciktirici ekleyin; Aşırı-korozyonu ve aşırı hidrojen emilimini önlemek için asitle temizleme süresini sıkı bir şekilde kontrol edin.
② Katodik koruma potansiyeli aralığını kesinlikle kontrol edin
Aşırı negatif polarizasyon potansiyelinden kaçının; Hidrojen gelişimi reaksiyon aralığını temelden kesmek için üst limit koruma potansiyelini ayarlayın.
③ Pişirme dehidrojenasyon ısıl işlemini gerçekleştirin
Asitleme ve kaynaklamadan sonra, dahili hidrojenin yayılmasını ve matristen dışarı çıkmasını sağlamak için düşük-sıcaklıkta pişirme ısısı koruması gerçekleştirin ve hidrojen zenginleşmesinin gizli tehlikesini ortadan kaldırın.
④ Hammadde saflığını ve kaynak kalitesini iyileştirin
Düşük-içerme özelliğine sahip paslanmaz çelik boruyu seçin; kaynak gözenekliliğini azaltmak ve hidrojenin biriktiği kaynakları kusurlu hale getirmek için çift-taraflı argon koruyucu kaynağı kullanın.
⑤ Artık çekme gerilimini azaltmak için yapıyı optimize edin
Dahili çekme gerilimi alanını azaltmak ve çatlak yayılmasına yönelik itici kuvveti azaltmak için şekillendirme sonrası gerilim giderme tavlaması yapın.
5. Prevention Effect Comparison Table
表格
| Üretim ve Hizmet Modu | Hidrojen Çatlama Riski | Optimizasyon Önerisi |
|---|---|---|
| Sınırsız dekapaj + dehidrojenasyon işlemi yok | Yüksek gizli kırık riski | İnhibitör ve pişirme işlemi eklenmelidir |
| İnhibitör ile asitleme +-işlem sonrası dehidrojenasyon | Temel hidrojen zenginleştirmesini ortadan kaldırır | Standart üretim zorunlu prosedürü |
| Düşük-içerilen hammadde + gerilim giderme tavlaması | Minimum çatlama eğilimi | Yüksek-basınçlı ısıtma tüpü tercih edilen işlem |
Çözüm
Hidrojenin neden olduğu çatlama, hidrojen atomunun nüfuz etmesinden, toplanmasından ve metal içindeki iç basınç kırılmasından kaynaklanır. Temel kontrol aracı, hidrojen üretim kanallarını azaltmak, hidrojenin dışarı doğru kaçışını teşvik etmek ve iç gerilimi ve malzeme kusurlarını azaltmaktır. Asitleme, katodik koruma, kaynak ve-sonrası ısıl işlem bağlantılarını düzenleyerek, 316 ısıtma borusunda hidrojen kırılganlığının neden olduğu ani kırılgan kırılma riski etkili bir şekilde ortadan kaldırılabilir.
