En les condicions de treball de descalcificació, tractament electroquímic, galvanoplastia i aigües residuals àcides, els tubs d'escalfament d'acer inoxidable 316 són propensos a fallar per la fragilitat de l'hidrogen. Quan els ions d'hidrogen en un medi àcid obtenen electrons i penetren a la xarxa interna de l'acer inoxidable, els àtoms d'hidrogen s'agrupen en els límits de gra, les dislocacions i les posicions de concentració d'estrès residual. L'acumulació d'hidrogen intern generarà una gran tensió interna de tracció, que provocarà un trencament trencat retardat del tub d'escalfament sota càrrega de servei, fins i tot si no apareix cap aprimament de corrosió externa evident a la superfície. Els components doblegats en fred-, les zones afectades per calor-soldades i les peces amb una tensió de tracció residual elevada tenen la més alta susceptibilitat a la fragilitat de l'hidrogen. A diferència de l'esquerda per corrosió per tensió convencional, la fissuració induïda per l'hidrogen-acostuma a produir-se sobtadament després d'un període de servei, gairebé sense deformació plàstica abans de la fractura, cosa que comporta greus perills ocults per a la seguretat de l'equip. Moltes empreses només se centren en l'eficiència de la descalcificació durant la neteja àcida, ignorant la penetració d'hidrogen causada per un temps de decapat excessiu i una alta concentració d'àcids, donant lloc a accidents de fractura trencadissa retardats dels tubs de calefacció. Per tant, la prevenció i el control de la fragilitat de l'hidrogen-de tot el procés s'han de dur a terme des de l'optimització del procés de neteja, la regulació de l'estrès i el tractament d'eliminació d'hidrogen.
El fracàs de la fragilitat de l'hidrogen segueix un mecanisme típic d'adsorció, penetració, enriquiment i esquerdament d'hidrogen. En ambients àcids, els ions d'hidrogen es redueixen a hidrogen atòmic a la superfície d'acer inoxidable. L'hidrogen atòmic té un volum molecular petit i pot passar fàcilment a través dels límits de gra cap a l'interior del metall. Les zones amb un alt esforç de tracció residual capturaran contínuament àtoms d'hidrogen i l'agregació contínua d'hidrogen produeix pressió interna, que afavoreix l'inici i l'expansió de microesquerdes. Sota càrrega de treball externa i acoblament de corrosió mitjana, les microesquerdes s'expandeixen ràpidament en fractures fràgils penetrants. Durant el decapat, una concentració excessiva d'àcid fluorhídric, un temps de remull excessiu i una temperatura elevada de decapat acceleraran significativament la permeació d'hidrogen. Els tubs d'escalfament-soldats i formats en fred amb estructures sensibilitzades-esgotades de crom són més sensibles a la fragilitat de l'hidrogen; una vegada que l'hidrogen s'acumula als límits del gra, es produirà fàcilment un trencament intergranular.
Aquest estudi proposa quatre mesures tècniques sistemàtiques per evitar la fragilització de l'hidrogen dels tubs de calefacció d'acer inoxidable 316.
En primer lloc, optimitzeu la fórmula de neteja àcida i els paràmetres del procés per reduir la taxa d'evolució d'hidrogen. Reduïu adequadament el contingut d'àcid fluorhídric a la solució de decapat i afegiu un inhibidor eficient de l'evolució d'hidrogen per inhibir la reacció de reducció dels ions d'hidrogen a la superfície metàl·lica. Controleu la temperatura de decapat per sota dels 40 graus i limiteu estrictament el temps de remull en 12 minuts; Les escates locals d'òxids tossuts s'han de tractar amb raspall en comptes d'immersió general-de llarga durada. Eviteu el sobre-decapat que no només provoca un augment de la rugositat de la superfície sinó que també accelera molt la penetració d'hidrogen a la matriu. Després del tractament àcid, cal una neutralització oportuna i un esbandida d'aigua desionitzada en diverses etapes per eliminar completament el líquid àcid residual de la superfície del tub.
En segon lloc, implementeu un tractament de cocció de deshidrogenació a baixa-temperatura per als tubs de calefacció processats i soldats en fred-. Després del decapat i la passivació, col·loqueu les peces en un forn a 200-230 graus durant 2-4 hores de conservació de la calor i després es refredin lentament. La cocció a alta-temperatura pot afavorir l'escapada dels àtoms d'hidrogen que queden dins de la xarxa d'acer inoxidable i eliminar l'hidrogen més difusible, reduint fonamentalment el risc d'enriquiment d'hidrogen-esquerdat retardat. Per a tubs d'escalfament amb una gran deformació de flexió o soldadura de paret gruixuda-, allarga el temps de retenció de la deshidrogenació adequadament per garantir una desorció suficient d'hidrogen.
En tercer lloc, elimineu l'esforç de tracció residual per reduir els llocs de captura d'hidrogen. Realitzeu un recuit d'alleujament de tensió a baixa-temperatura en tubs d'escalfament-soldats i doblegats en fred abans de la neteja àcida per alliberar l'esforç de tracció residual de conformació i soldadura. El tractament de granallada pot convertir l'esforç de tracció superficial en esforç de compressió, que pot frenar l'acumulació d'àtoms d'hidrogen a la superfície i els defectes propers a la-superfície, reduint significativament la susceptibilitat del material a la fragilitat de l'hidrogen. Eviteu el rascat mecànic secundari i la deformació en fred dels tubs de calefacció acabats, per no produir noves zones de concentració d'estrès.
En quart lloc, reforçar el control del risc de fragilització de l'hidrogen en entorns de servei electroquímic. En tallers de galvanoplastia i electrolítics, configureu raonablement la tensió de treball per evitar una polarització catòdica excessiva dels tubs de calefacció, que provocarà una gran quantitat d'evolució d'hidrogen a la superfície metàl·lica. Adopteu la connexió equipotencial i l'aïllament aïllant per evitar que els tubs de calefacció es converteixin en regions catòdiques de bucles de corrent dispers. Detecteu regularment el rendiment mecànic dels tubs de calefacció per lots clau mitjançant proves de tensió lenta per avaluar la sensibilitat a la fragilitat de l'hidrogen i ajustar oportunament el valor de pH mitjà i els esquemes de protecció elèctrica quan es troben riscos ocults.
Les proves accelerades de verificació de la fragilitat de l'hidrogen mostren que els tubs d'escalfament amb cocció de deshidrogenació i tractament d'alleujament de l'estrès no tenen cap esquerdament retardat després d'un servei d'entorn àcid a llarg termini-. En canvi, les peces de treball sense eliminació d'hidrogen són propenses a fractures fràgils entre 6 i 11 mesos de funcionament. En conclusió, l'addició d'inhibidors d'hidrogen en la neteja àcida, la implementació de la cocció de deshidrogenació estandarditzada, l'eliminació de l'estrès de tracció residual i l'optimització de les condicions de funcionament electroquímiques poden bloquejar eficaçment les vies de penetració i enriquiment de l'hidrogen. Aquestes mesures de control eviten una fallada trencadissa sobtada causada per la fragilitat de l'hidrogen, garanteixen la integritat estructural dels tubs de calefacció d'acer inoxidable 316 en entorns industrials àcids i electroquímics i milloren considerablement la seguretat del funcionament dels equips.
