تخريب هيدروژني، مكانيزم و عملكرد  Fulltext 

[ منصور فرزام ] - دانشگاه صنعتي نفت - دانشكده مهندسي نفت اهواز

خلاصه مقاله:

هيدروژن اتمي در دماهاي آزمايشگاهي پس از نفوذ در فولادكربني (Carbon Steel) و فولاد با آلياژ پائين (Low Alloy Steel) يا آلياژ پايين و استحكام بالا (HSLA) موجب سستي فلز گرديده خود به تنهايي و يا در كنار تنشهاي استاتيك يا متناوب قطعات مورد آزمايش را ضايع ميگرداند.
حجم نفوذ هيدروژني (J) طبق قانون اول فيكس J=-Dd/dx (Fick’s first law) وابسته به ثابت نفوذ D cm2/s ، غلظت و معكوس ضخامت بوده كه با ولتاژ هاي حفاظتي (negative more) شتاب بيشتري بخود مي گيرد. D نيز طبق فرمول تجربي D=L2/6t خود تابع ضخامت و معكوس زمان مي باشد.
آزمايشات نيز نشان مي دهد كه ساختمان ميكروسكوپي بر روي D تاثير گذارده زماني كه اولين هيدروژن از سطح مقطع عبور مي كند را تعيين مي نمايد كه به آن incubation period گويند.
اندازه دانه ، مقدار ناخالصي ، روشهاي توليد و حتي عمليات حرارتي (همانند تنش زدايي) بر روي D و نيز بر مقدار هيدروژن محصور گشته (Trapped Hydrogen) تاثير مي گذارند. مطالعات ديگران نشان مي دهد كه توپوگرافي سطح و پوششهاي فلزي (…, Pt, Pd, Cd) بر روي D تاثير مي گذارند. غلظت هيدروژن در سطح كاتدي تابع P H2 بوده كه خود تابع PH محلول مي باشد. آزمايشات نشان مي دهندهرچند كه با استفاده از ممانعت كننده هاي شيميايي انتظار كاهش ميزان جرم زدايي ميرود ليكن امكان تسريع در نفوذ هيدروژني وجود دارد.
با بررسي عملكرد باكتري هاي احيا كننده سولفات (SRB) كه توليد H2S مي نمايند در پتانسيلهاي حفاظت كاتدي نشان داده شد كه نفوذ هيدروژني كاهش نيافته افزايش مي يابد.
دلايل سنتيكي و تعيين اهميت لايه FeS در افزايش پروسه كاتدي مشخص شده حالتهاي متغير با توجه به تغييرات سينتيكي بررسي گرديده اند.
كند و كاوي ديرينه كه در علم خوردگي درمورد اهميت پروسه اكسيداسيون آندي (Anodic disscolution) يا تردي هيدروژني (Hydrogen Embrittlement) درخوردگي خستگي و خوردگي تنشي مورد بحث قرار گرفته بخصوص در محيطهاي اسيدي (H2S) و حتي خنثي شواهدي دال بر سبقت تردي هيدروژني با استفاده از نتايج و علم فراكتوگرافي Fractography ارائه گرديده است.
نمونه هاي از شكست قطعات مهندسي تحت تاثير هيدروژن در صنعت نفت ارائه مي گردند.