Mehanizam hidrogen-indukovanog pucanja (HIC) i čelici otporni na HIC

Zašto je ovo važno

Hidrogen-indukovano pucanje (HIC) je jedan od najštetnijih i najmanje vidljivih načina otkaza u radu cevovoda i posuda pod pritiskom od karbonskog čelika. Razvija se bez spoljašnjeg opterećenja kada atomski vodonik, nastao korozijom vodenog H2S, difunduje u čelik i rekombinuje se na unutrašnjim inkluzijama ili trakastoj mikrostrukturi, formirajući unutrašnje pukotine. Kada se HIC otkrije, oprema je obično van mogućnosti popravke.

Ovaj vodič objašnjava mehanizam, standardnu metodu ispitivanja (NACE TM0284), kriterijume prihvatljivosti koje većina projekata koristi, i kako napisati HIC-otpornu klauzulu u vašu narudžbenicu za cevi i fittinge.

Ključne tehničke činjenice

Mehanizam

1. Korozija vodenog H2S na površini čelika oslobađa atomski vodonik.
2. Sulfidni joni blokiraju rekombinaciju vodonika na površini, primoravajući atome vodonika da difunduju u čelik.
3. Unutar čelika, atomi vodonika se skupljaju na MnS inkluzijama, trakastom ferit-perlitu ili drugim diskontinuitetima, rekombinuju se u H2 gas i stvaraju visok unutrašnji pritisak.
4. Pritisak formira unutrašnje stepeničaste ili planarne pukotine koje se šire bez spoljašnjeg opterećenja.

Metoda ispitivanja (NACE TM0284)

NACE TM0284 propisuje 96-satno potapanje uzoraka u H2S-zasićen rastvor za ispitivanje. Obično se koriste dva rastvora:

• Rastvor A: NACE zakiseljena slana voda (teška služba).
• Rastvor B: sintetička morska voda (manje teška).

Nakon izlaganja, uzorci se seku i metalografski ispituju. Tri indeksa se prijavljuju po preseku i usrednjavaju po uzorku:

• CLR - odnos dužine pukotine.
• CTR - odnos debljine pukotine.
• CSR - odnos osetljivosti na pukotine.

Kriterijumi prihvatljivosti

NACE TM0284 sam po sebi ne uključuje kriterijume prihvatljivosti. Većina projekata usvaja tipične industrijske kriterijume iz NACE MR0175 / ISO 15156 Part 2 i EFC 16:

• CLR manje ili jednako 15%.
• CTR manje ili jednako 5%.
• CSR manje ili jednako 2% (uobičajeno).

Specifikacije projekta mogu ove vrednosti pooštriti (na primer CLR manje ili jednako 10% ili 6%). Uvek pročitajte list sa podacima.

Matrica odlučivanja: izbor HIC-otpornog materijala

Ključne metalurške poluge za HIC otpornost:

• Sumpor održavan veoma nizak (često manje od 0,003%).
• Kalcijum tretman za globularizaciju sulfidnih inkluzija.
• Ograničena trakasta mikrostruktura ubrzanim hlađenjem ili normalizacijom.
• Stroga kontrola fosfora i nečistoća.

Za bešavne cevne fittinge za zavarivanje i kovane prirubnice koji se koriste u kiselim uslovima, specifikujte HIC-testirani osnovni materijal i potvrdite da uslovi ispitivanja odgovaraju specifikaciji cevovoda.

Uobičajene greške u nabavci

1. Specifikacija HIC testa bez rastvora. Rastvor A i Rastvor B daju različite rezultate; narudžbenica mora navesti koji.
2. Prihvatanje jednog izveštaja o ispitivanju koji pokriva sve grede. HIC ispitivanje je po gredi za većinu projekata.
3. Mešanje HIC sa SSC. Sulfidno naponsko pucanje (SSC) je drugačiji mehanizam i njime upravljaju kontrole tvrdoće prema NACE MR0175.
4. Preskakanje HIC ispitivanja na fitinzima jer je cev HIC-testirana. Fitingi imaju drugačiji put kovanja; specifikujte zasebno.
5. Dozvoljavanje odstupanja granica CLR/CTR. Vremenom, postepeno opuštanje kriterijuma prihvatljivosti smanjuje radnu marginu.

Kontrolna lista kupca

• Definišite rastvor za ispitivanje (A ili B) i kriterijume prihvatljivosti (CLR, CTR, CSR) na narudžbenici.
• Zahtevajte HIC izveštaje o ispitivanju po gredi, sa tri preseka po uzorku.
• Za bešavne cevne fittinge za zavarivanje, cevne kolena i kovane prirubnice, specifikujte HIC-testirano stanje i odgovarajuću gornju granicu tvrdoće prema NACE MR0175.
• Uporedite naše sertifikate za evidenciju projekata u kiselim uslovima.
• Pošaljite vaš upit za HIC-otporni materijal putem naše strane za upite sa parcijalnim pritiskom H2S, sadržajem hlorida, pH i temperaturom.

Izvori

• https://farsi.msrpco.com/wp-content/uploads/2019/10/standard-nace-tm0284.pdf
• https://ogcenergy.com/faqwd/what-is-nace-mr0175-acceptance-criteria-for-hic-nace-tm0284/
• https://epcland.com/hydrogen-induced-cracking-hic-mechanism/