Chuyển đến nội dung chính

"TẤN CÔNG" HYDRO Ở NHIỆT ĐỘ CAO (HTHA) LÀ GÌ?

Viết bài: Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về baoduongcokhi.com

"TẤN CÔNG" HYDRO Ở NHIỆT ĐỘ CAO (HTHA) - Tấn công hóa học (chemical hydrogen attack)

"Tấn công" hydro ở nhiệt độ cao hay hiện tượng hư hỏng vật liệu do tác động của khí hydro nhiệt độ cao còn được gọi là tấn công hydro nóng (HTHA - High Temperature Hydrogen Attack/Hot Hydrogen Attack), là một vấn đề liên quan đến thép hoạt động ở nhiệt độ cao (thường trên 204°C) trong môi trường hydro, trong nhà máy lọc dầu, hóa dầu và hóa chất khác và có thể ở nồi hơi áp suất cao. Không nên nhầm lẫn nó với hiện tượng giòn do hydro hoặc các dạng hư hỏng do hydro ở nhiệt độ thấp khác.

Mô tả cơ chế hư hỏng HTHA

HTHA xảy ra khi vật liệu, như thép carbon và thép hợp kim thấp, tiếp xúc với khí hydro ở nhiệt độ cao.
Trong điều kiện nhiệt độ cao, khí hydro có khả năng xâm nhập vào cấu trúc tinh thể của vật liệu. Các phân tử hydro sẽ khuyếch tán vào sâu trong cấu trúc tinh thể của thép. Khi hydro tiếp xúc với thép, nó có thể tác động lên các hợp chất carbide trong cấu trúc thép. Carbide là các hợp chất kim loại với carbon, thường được tạo thành trong quá trình sản xuất thép. Sự tác động của hydro có thể gây ra các phản ứng hóa học với các hợp chất carbide, dẫn đến sự phá hủy của chúng và làm yếu đi cấu trúc của vật liệu.

Kết quả của quá trình này là làm suy yếu cấu trúc và tính chất cơ học của vật liệu, gây ra các vấn đề về an toàn và bảo trì trong các ứng dụng công nghiệp. Điều này đặc biệt quan trọng trong các thiết bị và hệ thống hoạt động trong môi trường có chứa khí hydro ở nhiệt độ cao, như trong các nhà máy lọc dầu hoặc cơ sở sản xuất hóa chất.

                             Hiện tượng decarburization trên các biên hạt 

Có 2 phản ứng liên quan đến HTHA

1-Phản ứng phân tách phân tử H2​ tạo thành hydro nguyên tử H: H2⇌ 2H
Trong phản ứng này, phân tử khí hydro H2​ phân tách thành hai nguyên tử hydro H. Các nguyên tử hydro sau đó có thể phân tán sâu vào trong cấu trúc của thép.
2-Phản ứng giữa hydro nguyên tử và muối carbide của kim loại: 4H+MC ⇌ CH4​+M
Trong phản ứng này, hydro nguyên tử tương tác với các muối carbide của kim loại (MC), tạo thành metan (CH4​​) và kim loại (M). Các muối carbide của kim loại thường được tạo thành trong quá trình sản xuất thép và có thể tồn tại trong cấu trúc của vật liệu thép.

Cả hai phản ứng này đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình HTHA, gây ra sự suy giảm và hư hỏng của vật liệu thép khi tiếp xúc với khí hydro ở nhiệt độ cao và áp suất riêng phần cao.

Hai loại hỏng chính do HTHA

Hỏng loại 1: Khử carbon bên trong cấu trúc thép và hình thành các vết nứt sâu (fissuring).
Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, Hydro sẽ phản ứng với carbide trong kim loại để hình thành Metan và khuếch tán vào bên trong kim loại. Các khí này kết nối nhau tạo các lỗ khí bên trong và lớn dần sẽ tạo các nứt kim loại. chất này do thể tích phân tử cao hơn nên không thể thoát ra ngoài.
(Áp suất tạo ra tạo sự phát triển khoang dọc theo ranh giới hạt, biến thép từ trạng thái dẻo sang trạng thái giòn). Ngoài ra việc mất carbide cũng làm kim loại giảm độ bền. Các vết nứt này có thể lan rộng và làm suy yếu vật liệu, gây ra các vấn đề an toàn và bảo trì trong ứng dụng công nghiệp.
Hỏng loại 2: Khử carbon ở bề mặt do phản ứng của hydro nguyên tử với carbide tại hoặc gần bề mặt: Trong loại hỏng này, hydro nguyên tử tác động lên carbide tại hoặc gần bề mặt của vật liệu thép.
Phản ứng này gây ra việc khử carbon ở bề mặt của vật liệu, tạo điều kiện cho sự hình thành khí methane. Khí methane có thể thoát ra từ bề mặt mà không gây ra các vết nứt sâu, nhưng vẫn làm suy yếu tính chất cơ học của vật liệu.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến HTHA

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến HTHA là áp suất riêng phần của hydro, nhiệt độ của thép và thời gian tiếp xúc. Thiệt hại thường xảy ra sau một thời gian ủ bệnh, có thể kéo dài từ vài giờ đến nhiều năm tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của môi trường. Nhiệt độ cao và áp suất riêng phần hydro thấp tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khử cacbon trên bề mặt trong khi các điều kiện ngược lại (nhiệt độ thấp hơn, áp suất riêng phần hydro cao) tạo điều kiện cho sự nứt. 
Ngoài ra, thành phần của thép ảnh hưởng đến khả năng kháng HTHA; Khả năng chống lại HTHA của thép có thể được tăng cường nhờ các thành phần hợp kim phản ứng với carbon để tạo thành các cacbua ổn định (ví dụ: molypden, crom, vonfram và các loại khác). Tăng hàm lượng các nguyên tố này làm tăng khả năng kháng HTHA, thép Cr-Mo có hàm lượng Cr trên 5% và thép không gỉ austenit không nhạy cảm với HTHA.
Tốc độ hư hỏng của vật liệu phụ thuộc vào áp suất của khí metan bị giữ lại, tốc độ rão của vật liệu và cấu trúc hạt của nó.
Các khu vực rất dễ bị tấn công là những khu vực có nhiều khả năng chứa cacbua không ổn định nhất, chẳng hạn như các đường hàn. Loại cacbua và hoạt tính của chúng bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi chất lượng xử lý nhiệt sau hàn (PWHT).
Nhiều nghiên cứu, thí nghiệm và điều tra cẩn thận về các hư hỏng đã giúp ngăn chặn phần lớn sự tấn công của hydro trong các nhà máy amoniac hiện đại bằng cách lựa chọn hợp lý các hợp kim chịu được hydro với hàm lượng kim loại thích hợp tạo thành hợp kim ổn định.
Tầm quan trọng lớn trong lĩnh vực này là công trình của NELSON, người đã tóm tắt kinh nghiệm thực nghiệm và vận hành sẵn có dưới dạng đồ họa.
Năm 1949, Nelson đã tập hợp và hợp lý hóa một số quan sát thực nghiệm về các loại thép khác nhau. Trong biểu đồ Nelson, các ranh giới được đặt trong biểu đồ áp suất riêng phần hydro - nhiệt độ, trong đó mô tả vùng sử dụng an toàn đối với thép cacbon, thép 1,25Cr-0,5Mo, v.v. Biểu đồ này đã được API cập nhật nhiều lần và xuất bản trong API 941. Gần đây hơn, các mô hình phân tích đã được sử dụng để dự đoán động học của HTHA với một số thành công (Shih, 1982 và Parthasarathy, 1985).

Ngày càng có nhiều lo ngại rằng đường cong Nelson có thể không phù hợp với các loại thép mới hơn đang được sử dụng trong dịch vụ hydro nhiệt độ cao hoặc có thể quá thận trọng và ngày càng có xu hướng kiểm tra (inspection) dựa trên rủi ro các thiết bị vận hành trong điều kiện hydro nóng.

Biểu đồ Nelson khuyến cáo vận hành an toàn kháng lại nguy cơ xảy ra HTHA của thép trong môi trường có áp suất riêng phần của Hydro và nhiệt độ cao.

Tấn công hydro vật lý (Physical Hydrogen Attack).

Một hiện tượng liên quan là tấn công hydro vật lý, có thể xảy ra đồng thời với tấn công hóa học. Nó xảy ra khi phân tử hydro bị hấp thụ phân ly ở nhiệt độ cao hơn thành hydro nguyên tử. Có thể khuếch tán qua cấu trúc vật liệu. Bất cứ nơi nào các nguyên tử hydro tái kết hợp với các phân tử trong cấu trúc vật liệu (ở các hạt ở pha thứ hai hoặc các vật liệu có khiếm khuyết) thì ứng suất bên trong sẽ được thiết lập bên trong vật liệu.
Kết quả là vật liệu bị suy giảm dần dần, làm giảm độ bền của nó cho đến khi phần thiết bị bị ảnh hưởng bị nứt và cuối cùng là vỡ.


Hiện tượng này còn được gọi là hiện tượng giòn do hydro (hydrogen embrittlement).
Nó rất có thể xảy ra ở các mối hàn được PWHT thích hợp.
Giữ mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt (HAZ) trong thời gian dài ở nhiệt độ cao (hoạt động được gọi là ngâm soaking) cho phép phần lớn hydro có trong đó khuếch tán ra khỏi vật liệu.
Tuy nhiên, điều này có thể không đủ nếu có hơi ẩm (moisture) trong quá trình hàn ban đầu (ví dụ: nếu sử dụng điện cực ướt hoặc hút ẩm), vì dấu vết của hydro nguyên tử được hình thành do sự phân hủy nhiệt của nước dưới nhiệt độ cao của quy trình hàn.
Đặc biệt quan trọng nữa là các mối hàn vật liệu khác nhau, chẳng hạn như các mối hàn giữa thép ferit và thép austenit, trong đó sự hình thành martensite, vốn nhạy cảm với sự tấn công của hydro, có thể làm tăng nguy cơ gãy giòn.
Ở nhiệt độ và áp suất riêng phần cao hơn, hydro luôn hòa tan ở một mức độ nhỏ trong thép xây dựng.
Vì lý do này, không nên làm nguội thiết bị quá nhanh khi ngừng sử dụng và giữ chúng ở áp suất khí quyển trong vài giờ ở nhiệt độ 300°C để hydro có thể khuếch tán phần lớn ra ngoài (ngâm).


Xin chào bạn! 
Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa. 
Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. 
Nguyễn Thanh Sơn

Related Posts by Categories



Nhận xét

Bài đăng xem nhiều

Dung sai và các chế độ lắp ghép bề mặt trụ trơn [pdf]

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Ví dụ bạn cần gia công 1 trục bơm ly tâm 1 cấp, khi lên bản vẽ gia công thì cần dung sai gia công, việc chọn dung sai gia công thì căn cứ vào kiểu lắp ghép như vị trí lắp vòng bi: đối với vòng trong vòng bi với trục bơm thì sẽ lắp theo hệ thống lỗ (vì kích thước vòng bi không thay đổi được), nên việc lắp chặt hay trung gian là do bạn lựa chọn dựa trên các tiêu chí ở dưới. Còn thân bơm với vòng ngoài vòng bi thì lắp theo hệ trục (xem vòng ngoài vòng bi là trục). Bạn cũng cần lưu ý việc lắp chặt hay trung gian có thể ảnh hưởng đến khe hở vòng bi khi làm việc nên cần cân nhắc cho phù hợp với điều kiện vận hành, loại vòng bi (cùng loại vòng bi, vòng bi C2, C3 có khe hở nhỏ hơn C4, C4 nhỏ hơn C5). Nếu bạn đang dùng C3, lắp trung gian mà chuyển sang lắp chặt có thể làm giảm tuổi thọ vòng bi vì khe hở giảm hoặc không đáp ứng yêu cầu làm việc. Sơ đồ miền dung sai Miền dung sai Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa  1 sai

Bảo trì năng suất toàn diện (Total Productive Maintenance)

Toàn bộ file điện tử powerpoint này: TPM P-1.ppt 1382K TPM P-2.ppt 336K TPM P-3.ppt 2697K Link download http://www.mediafire.com/?upl33otz5orx0e1

Một số thiết bị chưng cất

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền công nghiệp thế giới và nước nhà, các ngành công nghiệp cần rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao. Chưng cất  ( distillation ) là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng ra thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt đo. Chưng cất = Gia nhiệt + Ngưng tụ Ta có thể phân biệt chưng cất ra thành quy trình một lần như trong phòng thí nghiệm để tách một hóa chất tinh khiết ra khỏi một hỗn hợp, và chưng cất liên tục, như trong các tháp chưng cất trong công nghiệp.  Xem kênh Youtube của Bảo Dưỡng Cơ Khí!  Hãy đăng ký kênh để nhận thông báo video mới nhất về Thiết bị chưng cất  Trong nhiều trường hợp có một tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hai chất lỏng mà không thể tiếp tục tách bằng phương pháp chưng cất được nữa. Các hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp đẳng phí. Nếu muốn tăng nồng độ của cồn phải dùng đến các phương pháp tinh cất đặc biệt khác. Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất

Giới thiệu về Tua bin khí (Gas Turbine)

Turbine khí, còn được gọi là tuốc bin khí  (Gas Turbine) , là một loại động cơ nhiệt được sử dụng để chuyển đổi nhiệt năng thành năng lượng cơ học thông qua quá trình đốt cháy khí và chuyển động quay turbine. Một máy phát điện Generator kéo bởi một tuốc bin khí. Đây là tổ hợp của máy nén khí + tuốc bin khí + máy phát điện. Không khí được hút vào và nén lên áp suất cao nhờ một máy nén. Nhiên liệu cùng với không khí này sẽ được đưa vào buồng đốt để đốt cháy. Khí cháy sau khi ra khỏi buồng đốt sẽ được đưa vào quay turbine. Vì thế nên mới gọi là turbine khí. Năng lượng cơ học của turbine một phần sẽ được đưa về quay máy nén, một phần khác đưa ra quay tải ngoài, như cách quạt, máy phát điện... Đa số các turbine khí có một trục, một đầu là máy nén, một đầu là turbine. Đầu phía turbine sẽ được nối với máy phát điện trực tiếp hoặc qua bộ giảm tốc. Riêng mẫu turbine khí dưới đây có 3 trục. Trục hạ áp gồm máy nén hạ áp và turbine hạ áp. Trục cao áp gồm máy nén cao áp và turbine cao áp. Trục th

Các website nhà sản xuất cung cấp thiết bị động và phụ tùng

Bơm A.R Wilfley ABS ACD Cryo ACE ACME Dynamics Aermotor Afton Albany Aldo Barbera Alfa Laval All Flavor (AFEC) AllegenyBradford (Topline) All Pumps Allweiler Alpha Flo-Systems American Stainless American-Marsh Ampco AMT Ansimag Apex APV Argal Armstrong Aturia Aurora A.Y.McDonald BBC Electro Beckett Bell & Gossett BJM Blackmer Bombas Itur Brinkmann BSM Buffalo Burks Caffini Calama Calpeda Camac Caprari Carver Casals Caster CDR CEF Chempump(Teikoku) Clark Corcoran Cornell Corporacion EG Crane DAB Danner Davey David Brown-Union Dean Desm

Tải miễn phí phần mềm triển khai hình gò

Phần mềm này sẽ giúp các bạn đưa ra bản vẽ triển khai gia công đầy đủ và chính xác, cho phép các bạn xuất ra bản vẽ Autocad để tiện hơn cho việc tính toán, in ấn , quản lý. [MF] —–  nhấn chọn để download Lưu ý: sau khi giải nén và cài đặt thì chép pns4.exe (có sẵn sau khi giải nén) đè lên file pns4.exe mới. Phiên bản này có đầy đủ kích thước với các kiểu ống và help. Nên chạy run as administrator trong win 7. Xin chào bạn!  Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. Nguyễn Thanh Sơn

Cách kiểm tra và đánh giá vết ăn khớp (tooth contact) của cặp bánh răng

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Hộp số với cặp bánh răng nghiêng Tooth contact là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của bánh răng Mục đích Các bánh răng phải có tải trọng phân bố đều trên bề mặt răng khi làm việc ở điều kiện danh định.  Nếu tải trọng phân bố không đều, áp lực tiếp xúc và ứng suất uốn tăng cục bộ , làm tăng nguy cơ hư hỏng.  Gear Run Out của bánh răng là gì? cách kiểm tra Bánh răng và hộp số, phần 3: Phân tích dầu tìm nguyên nhân hư hỏng bánh răng. Bánh răng và Hộp số, phần 2: Các loại hộp số, bôi trơn, hư hỏng thường gặp Bánh răng và hộp số, phần 1: Các loại bánh răng (types of gears) Để đạt được sự phân bố tải đều, bánh răng cần có độ chính xác trong thiết kế, sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các bộ phận của hộp số. Các yếu tố này được kiểm tra, test thử nghiệm và kiểm tra tại xưởng của nhà sản xuất thiết bị. Lắp đặt đúng cách tại hiện trường là bước cuối cùng để đảm bảo khả năng ti

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và xử lý nhiệt

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Điều cần thiết là chọn vật liệu và xử lý nhiệt thích hợp phù hợp với ứng dụng dự kiến ​​của bánh răng. Vì các bánh răng được ứng dụng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, chẳng hạn như máy móc công nghiệp, thiết bị điện/điện tử, đồ gia dụng và đồ chơi, và bao gồm nhiều loại vật liệu, nên chúng tôi muốn giới thiệu các vật liệu điển hình và phương pháp xử lý nhiệt của chúng. Hộp số 1. Các loại vật liệu chế tạo bánh răng a) S45C (Thép cacbon dùng cho kết cấu máy): S45C là một trong những loại thép được sử dụng phổ biến nhất, chứa lượng carbon vừa phải ( 0,45% ). S45C dễ kiếm được và được sử dụng trong sản xuất bánh răng trụ thẳng, bánh răng xoắn, thanh răng, bánh răng côn và bánh răng trục vít bánh vít . Xử lý nhiệt và độ cứng đạt được: nhiệt luyện độ cứng Không < 194HB Nhiệt luyện bằng cách nung nóng, làm nguội nhanh (dầu hoặc nước) và ram thép, còn gọi là quá trìnhT

Khe hở mặt răng (backlash) và khe hở chân/đỉnh răng (root/tip clearance)

Viết bài : Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Các thông số cơ bản của bánh răng Về những thông số của bánh răng, có rất nhiều thông số để phục vụ cho quá trình gia công, thiết kế và lắp đặt máy. Tuy nhiên có một số thông số cơ bản bắt buộc người chế tạo cần phải nắm rõ, gồm: Đường kính Vòng đỉnh (Tip diameter): là đường tròn đi qua đỉnh răng, da = m (z+2) . Đường kính Vòng đáy (Root diameter): là vòng tròn đi qua đáy răng, df = m (z-2.5) . Đường kính Vòng chia (Reference diameter): là đường tròn tiếp xúc với một đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh ăn khớp với nhau, d = m.Z   Số răng: Z=d/m Bước răng (Circular Pitch): là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia, P=m. π Modun: là thông số quan trọng nhất của bánh răng, m = P/π ; ha=m. Chiều cao răng (whole depth): là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng chia; h=ha + hf=2.25m, trong đó ha=1 m, hf=1,25 Chiều dày răng (w

Sổ tay tiếng anh kỹ thuật [pdf]

Giới thiệu nội dung cuốn sách "Sổ tay tiếng anh kỹ thuật"  Nhu cầu học tiếng anh trong các nghành kỹ thuật ngày càng tăng trong những năm gần đây, để đáp ứng nhu cầu đó, nhóm tác giả đã biên soạn cuốn sách này. Nội dung cuốn sách bao gồm Phần mở đầu, phần thuật ngữ và phần số liệu. - Phần mở đầu nhóm tác giả giới thiệu lối phiên âm quốc tế mới nhất - Phần các thuật ngữ được phân loại theo từng chủ đề bao quát trong nghành cơ khí, từ vẽ kỹ thuật đến nguyên lý máy… - Phần số liệu gồm các hình vẽ, các bảng tiêu chuẩn… Link tải: Tại đây  hoặc tại đây ----- Xin chào bạn! Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi.  Nguyễn Thanh Sơn

Nghe Podcast Bảo Dưỡng Cơ Khí