一、高溫氫腐蝕的特點(diǎn):
1、氫腐蝕(內(nèi)部脫碳)
高溫高壓下的氫滲入鋼材之后和不穩(wěn)定碳化物形成甲烷。鋼中甲烷不易逸出,而使鋼材產(chǎn)生裂紋及鼓泡,并使強(qiáng)度和韌性顯著下降。其腐蝕反應(yīng)是不可逆的,是永久性脆化。
2、氫脆
由氫本身引起鋼材脆化現(xiàn)象。氫原子滲入鋼材后,使鋼材晶粒結(jié)合力下降,而造成鋼材的延伸率和斷面收縮率的下降或出現(xiàn)延遲破壞現(xiàn)象。若氫氣由鋼材中釋放出去,鋼材的機(jī)械性能仍可恢復(fù)。氫脆為暫時(shí)的,可通過(guò)鋼材加熱使氫脆消除。
3、表面脫碳
鋼材與高溫氫接觸后,形成表面脫碳。表面脫碳不形成裂紋,其影響是強(qiáng)度及硬度略有下降,而延伸率增高。
二、影響氫腐蝕的主要因素:
1.影響高溫氫腐蝕的主要因素:
a.溫度、壓力和暴露時(shí)間的影響。溫度越高或者壓力越高發(fā)生高溫腐蝕的起始時(shí)間就越早,腐蝕速率越大;
b.合金元素和雜質(zhì)元素的影響。氫腐蝕的機(jī)理是不穩(wěn)定碳化物的分解,所以在鋼材中添加能形成穩(wěn)定碳化物的元素(鉻、鉬、釩、鈦、鎢)就可使碳的活性降低,從而提高鋼材抗氫腐蝕的能力。在加氫高壓設(shè)備中廣泛采用鉻-鉬鋼系,這是原因之一;
c.熱處理的影響。鋼材的抗氫腐蝕性能,與鋼材的顯微組織也有密切的關(guān)系。施行回火且回火溫度越高,由于可形成穩(wěn)定的碳化物,抗氫腐蝕能力得到改善;
d.應(yīng)力的影響。在高溫氫腐蝕中應(yīng)力的存在會(huì)產(chǎn)生不利影響,試驗(yàn)證明,在高溫氫氣中蠕變強(qiáng)度會(huì)下降,特別是由于二次應(yīng)力(如熱應(yīng)力或由冷作加工所引起的應(yīng)力)的存在更會(huì)加速高溫氫腐蝕。
2.高溫氫腐蝕的特征:
高溫氫腐蝕是在高溫高壓條件下擴(kuò)散侵入鋼材中的氫與不穩(wěn)定的碳化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成甲烷氣泡(包含甲烷的成核過(guò)程和成長(zhǎng)),即Fe3+H2→CH4+3Fe,并在晶間空穴和非金屬夾雜部位聚集,引起鋼材強(qiáng)度、延性和韌性下降與劣化,同時(shí)發(fā)生晶間斷裂。由于這種脆化現(xiàn)象是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,所以它具有不可逆的性質(zhì),也稱(chēng)為永久脆化現(xiàn)象。
在高溫高壓氫氣中操作的設(shè)備所發(fā)生地高溫氫腐蝕有兩種形式:一是表面脫碳,二是內(nèi)部脫碳。