La protecció catòdica s'ha aplicat àmpliament als tubs d'escalfament d'acer inoxidable 316 enterrats i instal·lats a la costa per resistir la corrosió del sòl i de la-boira salina, però la protecció excessiva sovint provoca una fallada de fragilitat de l'hidrogen oculta que s'ignora fàcilment en el disseny d'enginyeria. Quan el potencial protector aplicat és massa negatiu, els ions d'hidrogen de l'electròlit circumdant obtenen electrons a la superfície d'acer inoxidable i es redueixen a hidrogen atòmic. Una gran quantitat d'hidrogen atòmic penetra a la xarxa metàl·lica, acumulant-se als límits de gra, dislocacions i defectes interns, que generaran una gran tensió interna. Una vegada que la tensió de tracció supera el límit de fractura del material, les esquerdes trencadisses retardades s'inicien i s'expandeixen ràpidament dins de la paret del tub. A diferència de les fallades de corrosió convencionals, la fragilitat de l'hidrogen es produeix sense característiques evidents de corrosió superficial, i les esquerdes poden aparèixer mesos o fins i tot anys després de la posada en marxa, provocant fàcilment accidents sobtats d'explosió del tub. Molts casos de fractura fràgil del tub d'escalfament sota protecció catòdica no són causats per una corrosió mitjana, sinó per una configuració de paràmetres potencials incorrectes i per un funcionament no regulat del sistema de protecció. Per tant, un control potencial precís i una vigilància sistemàtica són essencials per equilibrar l'efecte anticorrosió catòdic i la prevenció del risc de fragilitat per hidrogen per als equips de calefacció d'acer inoxidable.
La susceptibilitat a la fragilitat de l'hidrogen de l'acer inoxidable 316 està estretament relacionada amb l'estat del material, l'estrès operatiu i el potencial de protecció. Les seccions de flexió treballades en fred-, les zones afectades per calor- de soldadura i les zones amb esforç de tracció residual tenen una capacitat d'atracció d'hidrogen més alta, convertint-se en posicions d'alt-risc per a la fissuració-induïda per l'hidrogen. En entorns de servei d'alta-temperatura i alta-pressió, la velocitat de difusió dels àtoms d'hidrogen s'accelera, escurçant significativament el període d'incubació de la fallada de fragilitat. Dues operacions típiques inadequades indueixen freqüentment la fragilització de l'hidrogen: primer, establir el potencial de protecció catòdica actual impressionat massa negatiu per aconseguir resultats anticorrosió ideals; en segon lloc, una selecció no raonable d'ànodes de sacrifici-d'alt potencial sense dispositius limitadors potencials. Tot i que una protecció insuficient no restringeix la corrosió galvànica i del sòl, una protecció excessiva conduirà inevitablement a la penetració d'hidrogen dins de la matriu d'acer inoxidable. Només bloquejant el potencial dins de l'interval segur, les empreses poden aconseguir una anticorrosió eficaç-sense provocar danys per la fragilitat de l'hidrogen.
Taula 1 Classificació del potencial de protecció catòdica, nivell de risc i mesures de control segures per a tubs de calefacció d'acer inoxidable 316
| Grau potencial (vs Cu/CuSO₄)|Efecte de protecció|Risc de fragilització de l'hidrogen|Condicions de treball aplicables|Estratègia de control bàsic|| ----|----|----|----|| Protecció insuficient (＞-0,85 V)|Pobre, pot produir-se pitting local|Neglijable|Sòl interior de baixa corrosió|Ajusteu el corrent de sortida per canviar negativament el potencial|| Interval segur òptim (-0,85 V ~ -1,05 V)|Excel·lent rendiment anticorrosió|Molt baix|Projectes més soterrats i costaners|Manteniu el potencial estable amb el controlador automàtic de potencial constant|| Sobreprotecció marginal (-1,05 V ~ -1,10 V)|Bon efecte anticorrosió|Mitjà|Prohibit per a tubs de calefacció processats en fred|Instal·leu el mòdul limitador de potencial per tallar l'excés de corrent|| Sobreprotecció severa (<-1,10 V)|Subministrament d'electrons excessiu|Extremadament alt|No es permet per a cap equip d'acer inoxidable 316|Reducció de corrent d'emergència, recalibrar els paràmetres de protecció |
Les empreses han d'equipar cada estació de protecció catòdica amb elèctrodes de referència i dispositius automàtics de monitorització de potencial per realitzar l'ajust en bucle tancat-{0}}en temps real del corrent de sortida. Per als sistemes de protecció d'ànode de sacrifici, s'han d'instal·lar dispositius de desacoblament resistius entre l'ànode i el tub de calefacció per evitar la deriva potencial més enllà del llindar de seguretat. Abans de posar en funcionament formalment el sistema de protecció, cal una depuració potencial-a-pas a pas en lloc d'una sortida de corrent completa-. Les posicions vulnerables clau, incloses les costures de soldadura i les seccions doblegades, s'han de marcar per a la inspecció periòdica de corrents de Foucault per detectar les primeres microesquerdes induïdes-l'hidrogen. Tots els possibles registres de supervisió s'arxivaran de manera sincrònica amb les dades de traçabilitat del lot de tubs de calefacció i s'han d'eliminar les possibles fluctuacions anormals en un termini de 72 hores per evitar una sobreprotecció a llarg termini. A més, es recomana el tractament tèrmic pre-alleujament de l'estrès per als tubs de calefacció-formats molt freds per reduir els llocs d'atracció d'hidrogen i reduir la sensibilitat a la fragilitat del material.
La gestió potencial estandarditzada elimina la contradicció entre la anticorrosió catòdica i el risc de fragilització de l'hidrogen, fent que la protecció electroquímica externa sigui una línia de defensa addicional fiable per als tubs de calefacció enterrats i costaners en lloc d'un perill potencial per a la seguretat. Combinada amb la inspecció d'integritat del recobriment anticorrosió, el calibratge potencial regular i el control de l'estrès residual del material, aquesta especificació perfecciona el sistema extern de seguretat anticorrosió dels tubs de calefacció d'acer inoxidable 316, prevé eficaçment els accidents de fractura trencadissa retardats causats per la permeació d'hidrogen i garanteix un funcionament estable d'equips de protecció tèrmica a llarg termini.
