Categorías de producto

Kyle Measurement and Control Test System (tianjin) co., Ltd.

Correo electrónico
sales@care-mc.com
Teléfono
18702200545
Dirección
Parque Industrial Taikang zhida, Distrito de jinnan, Tianjin

¿¿ qué?Contacto Ahora

Sistema de prueba ambiental de hidrógeno frágil a alta temperatura y alta presión

NegociableActualización en01/19

modelo

Naturaleza del fabricante: Productores

Categoría de producto

Lugar de origen

Consulta en línea

Descripción general

El sistema de prueba ambiental de hidrógeno frágil a alta temperatura y alta presión $r $n la fragilidad del hidrógeno se refiere al fenómeno de la fractura frágil de materiales (especialmente metales) debido a la infiltración de átomos de hidrógeno en el entorno del hidrógeno, y la prueba ambiental de hidrógeno frágil a alta temperatura y alta presión es un medio clave para simular Las condiciones de servicio de los materiales en escenarios industriales como la refinación de petróleo y la química, el almacenamiento de energía de hidrógeno y evaluar su resistencia a la fragilidad del hidrógeno. Este tipo de pruebas se realizan generalmente en una atmósfera de hidrógeno con una temperatura de 100 - 600 ° C y una presión de 1 - 20 mpa, centrándose en la difusión y el mecanismo de aglomeración de átomos de hidrógeno en el interior del material y su influencia en las propiedades mecánicas.

Detalles del producto

Sistema de prueba ambiental de hidrógeno frágil a alta temperatura y alta presión: principios, métodos y aplicaciones

I. antecedentes de la prueba y conceptos básicos

La fragilidad del hidrógeno se refiere a la fractura frágil de materiales (especialmente metales) en el entorno del hidrógeno debido a la infiltración de átomos de hidrógeno, y las pruebas ambientales de alta temperatura y alta presión cerca del hidrógeno son medios clave para simular las condiciones de servicio de los materiales en escenarios industriales como la refinación de petróleo y la química, el almacenamiento de energía de hidrógeno y evaluar su resistencia a la fragilidad del hidrógeno. Este tipo de pruebas se realizan generalmente en una atmósfera de hidrógeno con una temperatura de 100 - 600 ° C y una presión de 1 - 20 mpa, centrándose en la difusión y el mecanismo de aglomeración de átomos de hidrógeno en el interior del material y su influencia en las propiedades mecánicas.

II. propósito del ensayo y escenarios de aplicación

Demanda en el sector industrial

Petroquímica: los reactores de Hidrogenación y las tuberías temporales de hidrógeno (como los equipos de acero CR - mo en las plantas de refinación y química) deben resistir la corrosión por hidrógeno a alta temperatura y alta presión.

Industria de la energía del hidrógeno: evaluación del riesgo de fragilidad del hidrógeno de tanques de almacenamiento de hidrógeno, materiales de placas de pilas de combustible de hidrógeno (como aleación de titanio y aleación de aluminio).

Nuevos equipos energéticos: selección de materiales y predicción de vida útil de tuberías de hidrógeno de alta presión y equipos de estaciones de hidrogenación.

Valor de la investigación científica

Revelar el mecanismo de fragilidad del hidrógeno (como la acumulación de dislocaciones causadas por el hidrógeno y la precipitación de hidruros);

Desarrollo de nuevos materiales resistentes a la fragilidad del hidrógeno (como recubrimientos superficiales y optimización de la composición de las aleaciones);

Establecer un modelo de predicción de la fragilidad del hidrógeno (como una fórmula de evaluación de la vida útil basada en la dinámica de difusión).

III. principios de las pruebas y factores clave que influyen

Dimensión de influencia	Mecanismo de acción	Efectos sobre la fragilidad del hidrógeno
temperatura	El aumento de la temperatura acelera la difusión de átomos de hidrógeno, pero las temperaturas excesivas pueden hacer que las moléculas de hidrógeno se escapen y formen "Relación no lineal entre presión parcial de hidrógeno y temperatura".	Temperatura media..200 - 400 ° c) el riesgo de fragilidad por hidrógeno es el más alto.
estrés	El hidrógeno de alta presión aumenta la fuerza motriz del material de infiltración de átomos de hidrógeno, y cada aumento de la presión 1MPa， La concentración de hidrógeno puede aumentar en aproximadamente 0,1 MOL / m3.	La presión está positivamente relacionada con la sensibilidad a la fragilidad del hidrógeno.
Microestructura del material	El tamaño del grano, la distribución de partículas de segunda fase y la densidad de dislocación afectan la captura y liberación de hidrógeno.	Los materiales con estructura cristalina fina y bajo contenido de impurezas tienen una mayor resistencia a la fragilidad del hidrógeno.
Método de carga	A diferencia de los efectos inducidos por la fragilidad del hidrógeno por cargas estáticas (como el estrés de tracción) y cargas circulares dinámicas, las cargas dinámicas son más fáciles de acelerar el crecimiento de la grieta.	El umbral de fragilidad del hidrógeno se reduce aproximadamente bajo carga cíclica. Entre el 30% y el 50%.

Influencia del mecanismo de Acción de la dimensión de influencia en la fragilidad del hidrógeno

El aumento de la temperatura acelera la difusión de átomos de hidrógeno, pero una temperatura demasiado alta puede hacer que las moléculas de hidrógeno escapen, formando una relación no lineal de "presión parcial de hidrógeno - temperatura". La temperatura media (200 - 400 ° c) tiene el mayor riesgo de fragilidad por hidrógeno.

El hidrógeno a alta presión aumenta la fuerza motriz del material de infiltración de átomos de hidrógeno, y por cada aumento de 1 MPa de presión, la concentración de hidrógeno puede aumentar en aproximadamente 0,1 MOL / m3. La presión está positivamente relacionada con la sensibilidad a la fragilidad del hidrógeno.

El tamaño del grano de la microestructura del material, la distribución de partículas de segunda fase y la densidad de dislocación afectan la captura y liberación de hidrógeno. Los materiales con estructura cristalina fina y bajo contenido de impurezas tienen una mayor resistencia a la fragilidad del hidrógeno.

Las cargas estáticas del modo de carga (como el esfuerzo de tracción) tienen un efecto inducido diferente de las cargas cíclicas dinámicas en la fragilidad del hidrógeno, y las cargas dinámicas son más fáciles de acelerar el crecimiento de la grieta. El umbral de fragilidad del hidrógeno se reduce entre un 30% y un 50% bajo carga cíclica.

IV. métodos de ensayo y sistemas estándar

Métodos de ensayo convencionales

Prueba de tracción ambiental de hidrógeno a alta temperatura y alta presión: aplicar carga de tracción a la muestra a temperatura y presión constantes para medir la disminución de la resistencia al rendimiento y la tasa de extensión de rotura.

Prueba de la tasa de crecimiento de la grieta inducida por el hidrógeno (cgr): la tasa de crecimiento de la grieta (como da / cn) se calcula a través de la prueba de fatiga de muestras de grieta prefabricadas en un ambiente inmersivo al hidrógeno.

Prueba de penetración de hidrógeno in situ (método devanathan): se utiliza una estación de trabajo electroquímica para medir la velocidad de penetración de los átomos de hidrógeno a través de materiales de película delgada y evaluar el coeficiente de difusión de hidrógeno.

Normas internacionales e industriales

Astmg146: método de evaluación de la fragilidad del hidrógeno de los materiales metálicos en entornos de hidrógeno a alta temperatura y alta presión;

Iso16111: especificaciones técnicas para acero resistente al agrietamiento inducido por hidrógeno para la industria del petróleo y el gas natural;

Nacetm0177: método de ensayo para la resistencia al agrietamiento por corrosión por esfuerzo de materiales en ambientes de sulfuro de hidrógeno (algunas cláusulas pueden compararse con ambientes de hidrógeno).

V,Sistema de prueba ambiental de hidrógeno frágil a alta temperatura y alta presiónEquipos y procesos de prueba

Equipo básico

Autoclave de hidrógeno de alta temperatura y alta presión: el material es aleación a base de níquel (como Inconel 625), equipado con un sistema de control de temperatura (precisión ± 1 ° c) y un sensor de presión (precisión 0,1 mpa);

Sistema de prueba mecánica: máquina de prueba servohidrábrica, que puede aplicar cargas axiales (rango 0 - 500kn) y soportar cargas circulares dinámicas;

Dispositivos de monitoreo de concentración de hidrógeno: como espectrometría de masas de iones secundarios (sims), análisis térmico pulsado (pta), para analizar la distribución interna de hidrógeno en el material.

Tasa de degradación de las propiedades mecánicas:

Tasa de degradación

Valor de rendimiento del aire a temperatura ambiente

Valores de rendimiento en ambientes inmersos en hidrógeno - valores de rendimiento del aire a temperatura ambiente× 100%

Si la tasa de degradación de la resistencia al rendimiento es superior al 15% y la tasa de degradación de la tasa de extensión es superior al 20%, se determina que el riesgo de fragilidad del hidrógeno del material es alto.

Tiempo de ruptura (t f): bajo tensión constante, cuanto más corto sea el tiempo de ruptura de la muestra y más fuerte sea la sensibilidad a la fragilidad del hidrógeno, se puede establecer una curva de "tiempo de ruptura de esfuerzo" (como el modelo de parámetros Larson - miller).

Índice de fragilidad por hidrógeno (hi): a través del cálculo de la proporción de superficie de fractura de escote en la morfología de la fractura (observación sem), es necesario optimizar el diseño del material cuando hi es superior al 30%.

Casos de ingeniería y tecnologías de vanguardia

Caso: acero 15crmo para plantas de refinación y química

Las pruebas en un ambiente de hidrógeno de 300 ° C y 10 Mpa encontraron que el estrés umbral de fragilidad del hidrógeno del acero se redujo en un 42% en comparación con el ambiente de aire ambiente, y la resistencia a la fragilidad del hidrógeno se aumentó en un 35% mediante la adición de aleación de V (vanadium) al 0,5%.

Tecnología de vanguardia

Observación in situ de la fragilidad del hidrógeno de la microscopía electrónica de transmisión: introducir una atmósfera de hidrógeno en la microscopía electrónica de transmisión para observar la interacción entre los átomos de hidrógeno y las dislocaciones en tiempo real;

Modelo de gemelo digital: combinar el análisis de elementos limitados (fea) con la ecuación de difusión de hidrógeno para predecir las áreas débiles frágiles de hidrógeno de componentes complejos;

Técnicas de modificación de la superficie: por ejemplo, la deposición de recubrimientos de al o por pulverización de magnetrón puede reducir la penetración de hidrógeno de las aleaciones de titanio en 2 - 3 órdenes de magnitud.

Precauciones de Seguridad

Riesgo de fuga de hidrógeno: es necesario detectar fugas con helio antes del ensayo (tasa de fuga inferior a 1 × 10 ⁹ pa · mò / s), equipado con una pared a prueba de explosiones y una alarma de concentración de hidrógeno (umbral inferior al 4% lel);

Protección a alta temperatura y alta presión: el caldero de hidrógeno debe someterse a pruebas no destructivas periódicas (ut / rt), y los operadores deben usar ropa ignífuga y guantes antiincendios;

Tratamiento de muestras frágiles de hidrógeno: las muestras rotas pueden tener residuos de hidrógeno y deben recolocarse en un horno de vacío (por ejemplo, 300 ° C × 24 h) para evitar la embriaguez secundaria.

Producto similar Recomendar