بررسی اجمالی آسیب H2S مرطوب

تجهیزات موجود در محیط‌های فرآیند فاز آبی حاوی سولفید هیدروژن (H2S ) که عموماً به آن سرویس ترش گفته می‌شود، می‌تواند به ویژه در معرض مکانیسم‌های تخریب متعددی از جمله سولفیداسیون در دمای بالا، خوردگی آب ترش اسیدی و  آسیب H2S مرطوب باشد . آسیب H2S  مرطوب شکلی از تخریب مواد است که وقتی هیدروژن اتمی در محیط‌های فرآیند H2S مرطوب به فولاد منتشر می‌شود و در هر گونه نقص یا ناپیوستگی مواد داخلی جمع می‌شود و منجر به خوردگی و ترک می‌شود. آسیب مرطوب H 2 S می تواند به اشکال مختلف ظاهر شود، از جمله:

• تاول های هیدروژنی
• ترک ناشی از هیدروژن (HIC)
• ترک خوردگی ناشی از هیدروژن مبتنی بر استرس (SOHIC)
• ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC)

آسیب H2S مرطوب پیچیده است و اغلب به اشتباه درک می شود، زیرا تمایل کلی برای این مکانیسم های آسیب توسط متغیرهای متالورژی و محیطی کنترل کننده مختلف کنترل می شود. علاوه بر این، هر شکل از آسیب H2S مرطوب مورفولوژی های متمایز را نشان می دهد، سطوح مختلفی از خطر را معرفی می کند، و در نهایت می تواند حالت های مختلف شکست را ارتقا دهد. پیش‌بینی نرخ انتشار آسیب نیز می‌تواند دشوار باشد و با تغییرات جزئی در محیط‌های فرآیند تسریع شود.

کتاب الکترونیکی رایگان: برای دانلود نمای کلی دقیق تر Wet H 2 S Damage اینجا را کلیک کنید.

مناطق مستعد آسیب مرطوب H 2 S

به طور کلی، آسیب H2S مرطوب بر کربن و فولادهای کم آلیاژ، به ویژه در صنعت نفت و گاز تأثیر می‌گذارد، اگرچه H2S می‌تواند در محیط‌های فرآیندی در معدن، پردازش مواد غذایی، خمیر و کاغذ، تصفیه فاضلاب نیز وجود داشته باشد. و صنایع تولید برق هر تجهیزاتی که در شرایطی که هم بالاتر از 50 ppm محتوای H 2 S و هم دمای زیر 180 درجه فارنهایت در محیط‌های ترش آبی کار می‌کند، به ویژه در معرض آسیب H2S مرطوب است .

با توجه به مکانیک پیشرفت آسیب، فولادهای قدیمی یا “کثیف” بیشتر مستعد آسیب H2S مرطوب هستند، زیرا عموماً در هر دو ناحیه فلز پایه و رسوب جوش دارای آخال های حجمی، لایه بندی و عیوب ساخت اصلی بیشتری هستند. همچنین، ورق فولادی معمولاً بیشتر از سایر اشکال محصول دارای آخال است. بنابراین، پوسته مخازن تحت فشار، مخازن، یا بخش‌هایی از اجزای لوله‌کشی طولی جوش داده شده با قطر بزرگتر معمولاً نسبت به لوله‌ها، لوله‌ها یا آهنگرهای بدون درز معمولی در معرض آسیب H2S مرطوب هستند.

انواع آسیب H 2 S مرطوب

تاول های هیدروژنی

تاول‌های هیدروژنی معمولاً با تاول‌های داخلی (یعنی حفره‌های مسطح که منجر به برآمدگی فیزیکی می‌شوند) در فولاد که در اثر تجمع هیدروژن مولکولی ایجاد می‌شوند، مشخص می‌شود. این تاول‌ها معمولاً در مکان‌هایی از آخال‌های غیرفلزی بزرگ، لایه‌بندی‌ها یا سایر ناپیوستگی‌های متالورژیکی در اجزای فولادی ایجاد می‌شوند. تاول های هیدروژنی می توانند باعث برآمدگی سطح قابل مشاهده در سطح داخلی، سطح خارجی یا داخل ضخامت دیواره تجهیزات تحت فشار شوند. علاوه بر این، گاهی اوقات عیوب ترک مانند می تواند از حاشیه تاول گسترش یابد و به طور بالقوه در جهت از طریق دیواره، به ویژه در نزدیکی جوش، انتشار یابد.

ترک ناشی از هیدروژن (HIC)

ترک ناشی از هیدروژن (HIC) نوعی آسیب هیدروژنی داخلی است که در اثر شروع و انتشار عیب‌های کوچک ترک مانند، اغلب شبیه حفره‌های داخلی کوچک یا تاول‌ها، که عموماً آرام (در سطح) و موازی با داخل و جهت‌گیری هستند، ایجاد می‌شود. سطوح خارجی فولادی با گذشت زمان، این ترک‌ها به دلیل افزایش فشار داخلی و احتمالاً میدان‌های تنش موضعی در مناطق آسیب‌دیده، به هم می‌پیوندند یا به هم متصل می‌شوند، که اغلب در یک جوش منتشر می‌شوند یا در جهت ضخامت پیشروی می‌کنند (معروف به ترک «گام به‌گام»). در سطح، HIC معمولاً به شکل نعل اسب است و بزرگتر از کوتیکول انگشت کوچک فرد نیست.

ترک ناشی از هیدروژن استرس گرا (SOHIC)

فرآیند شارژ هیدروژن برای ترک های ناشی از هیدروژن استرس گرا (SOHIC) مانند HIC و تاول های هیدروژنی است. با این حال، مورفولوژی آسیب SOHIC معمولاً به صورت آرایه ای از ترک ها روی هم قرار گرفته اند. این می تواند منجر به ترک از طریق دیوار (گاهی اوقات زیگزاگ) شود که عمود بر سطح قطعه است. برخلاف HIC یا تاول زدن هیدروژنی، پیشرفت آسیب SOHIC عموماً توسط سطوح کششی نسبتاً بالا هر دو تنش اعمال شده و پسماند هدایت می شود. علاوه بر این، آسیب معمولاً در فلز پایه مستقیماً در مجاورت مناطق متاثر از حرارت رسوب جوش (HAZ) رخ می دهد که در آن آسیب اغلب از HIC، SSC، یا سایر ترک ها، عیوب مربوط به ساخت و غیره شروع می شود. در مقایسه با HIC یا تاول زدن هیدروژنی، SOHIC بسیار بیشتر است. موذیانه به دلیل تمایل آن به ایجاد نشت از طریق دیوار یا از دست دادن فاجعه بار مهار .

ترک استرس سولفیدی (SSC)

ترک‌خوردگی تنش سولفیدی (SSC) زمانی اتفاق می‌افتد که هیدروژن اتمی به آلیاژها و فولادهای با استحکام بالا در نواحی با تنش داخلی بالا مانند مرزهای دانه‌ها، آخال‌ها و نواحی تنش سه محوری در بریدگی‌ها پخش می‌شود. هنگامی که در مجاورت تنش های کششی قرار می گیرد، شکنندگی و شروع شکستگی شکننده ممکن است رخ دهد.

تشخیص و پیشگیری/کاهش آسیب H 2 S مرطوب

رایج ترین روش NDE برای تشخیص ترک خوردگی H 2 S مرطوب، تست ذرات مغناطیسی فلورسنت مرطوب (WFMPT) است. این روش قادر به تشخیص ترک های زیرسطحی فولاد است که توسط HIC، SOHIC و SSC ایجاد می شوند. برای لوله‌های ترک خورده و سایر اجزایی که با استفاده از WFMPT نمی‌توان آنها را بررسی کرد، یک روش جایگزین، تست التراسونیک آرایه فازی (PAUT) است .

اگرچه تشخیص مهم است، آلیاژهای ضد زنگ جدید را می توان برای جایگزینی فولادهای سنتی در کاربردهایی که خوردگی می تواند به ویژه شدید باشد، به کار برد. هنگامی که این آلیاژها با بازدارنده‌های شیمیایی همراه می‌شوند، در کاهش خوردگی مؤثر هستند، اگرچه ممکن است در برخی موارد همچنان در برابر SSC حساس باشند.

تجهیزاتی که به طور خاص به SOHIC حساس هستند، می‌توانند با ترکیب عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) و/یا با آلیاژ شدن، انعطاف‌پذیرتر شوند . فولادهای مقاوم در برابر HIC و پوشش های پلیمری نیز با موفقیت برای جلوگیری از آسیب استفاده شده اند. در محیط های تهاجمی تر، راه حل دیگر ممکن است استفاده از مواد روکش فولاد ضد زنگ باشد، زیرا در برابر این نوع آسیب ها مقاوم تر هستند.

یادداشت در مورد خطرات قرار گرفتن در معرض H 2 S

سولفید هیدروژن (H2S ) گازی بی رنگ، قابل اشتعال و بسیار سمی است که بوی قوی “تخم مرغ گندیده” از خود نشان می دهد. H 2 S در صورت عدم مدیریت صحیح می تواند باعث ایجاد موقعیت های تهدید کننده زندگی شود. کارگرانی که در معرض H 2 S قرار می گیرند می توانند اثرات کوتاه مدت و بلند مدت جدی از جمله بیهوشی سریع، کما و حتی مرگ را تجربه کنند. در محیط های پالایش نفت که قرار گرفتن در معرض H2S امکان پذیر است، همه کارگران باید از روش های مناسب برای شناسایی، نظارت و جلوگیری از قرار گرفتن در معرض H2S استفاده کنند .