Категории продукта

& lt; & lt; Кайл метрологические и контрольно - испытательные системы & gt; & gt; (Тяньцзинь), лтд.

Электронная почта
sales@care-mc.com
Телефон
18702200545
Адрес
Индустриальный парк Тайкан Чжида, район Цзиньнань, Тяньцзинь

АСвяжитесь сейчас

система испытаний водородной среды на водородной хрупкости при высоких температурах и давлении

ДоговариваемыйОбновление на01/19

Модель

Природа производителя: Производители

Категория продукта

Место происхождения

Онлайн Консультация

Обзор

Гидрохрупкость водорода Система испытаний водородной среды высокого давления и высокой температуры $r $n Гидрохрупкость относится к материалам (особенно металлам) в водородной среде из - за проникновения атомов водорода, вызывающего хрупкий разрыв, в то время как высокотемпературные и высоковольтные испытания водородной среды являются ключевым средством моделирования условий обслуживания материалов в промышленных сценариях, таких как нефтепереработка и хранение водородной энергии, для оценки их устойчивости к водородной хрупкости. Такие испытания, как правило, проводятся в водородной атмосфере при температуре 100 - 600 °C и давлении 1 - 20 МПа, уделяя особое внимание диффузии атомов водорода внутри материала, механизмам агрегации и их влиянию на механические свойства.

Подробности о продукте

система испытаний водородной среды на водородной хрупкости при высоких температурах и давлении: Принципы, методы и применение

I. Предыстория эксперимента и основные концепции

Гидрохрупкость относится к явлению хрупкого разрушения материалов (особенно металлов) в водородной среде из - за проникновения атомов водорода, в то время как высокотемпературные и высоковольтные испытания водородной среды являются ключевым средством моделирования условий службы материалов в промышленных сценариях, таких как нефтепереработка и хранение водородной энергии, и оценки их устойчивости к водородной хрупкости. Такие испытания, как правило, проводятся в водородной атмосфере при температуре 100 - 600 °C и давлении 1 - 20 МПа, уделяя особое внимание диффузии атомов водорода внутри материала, механизмам агрегации и их влиянию на механические свойства.

Цель эксперимента и сценарий применения

Потребности в промышленности

Нефтехимические реакторы: водородные реакторы, водородные трубопроводы (например, стальное оборудование Cr - Mo в установках по переработке) должны противостоять высокотемпературной и высоковольтной коррозии водорода.

Водородная энергетика: оценка риска водородной хрупкости резервуаров для хранения водорода, материалов на пластинах водородных топливных элементов (например, титановых сплавов, алюминиевых сплавов).

Новое энергетическое оборудование: выбор материалов и прогноз срока службы водородных трубопроводов высокого давления, оборудования гидрозаправочных станций.

Научная ценность

Раскрытие механизмов водородной хрупкости (например, водородная дислокационная пробка, выделение гидрида);

Разработка новых материалов, устойчивых к водородной хрупкости (например, поверхностное покрытие, оптимизация состава сплава);

Разработка моделей прогнозирования водородной хрупкости (например, формул оценки продолжительности жизни на основе динамики диффузии).

Принцип испытаний и ключевые факторы воздействия

Влияние измерений	Механизм действия	Влияние на водородную хрупкость
температура	Повышение температуры ускоряет диффузию атомов водорода, но высокая температура может вывести молекулы водорода, образовав Нелинейное соотношение "водородное парциальное давление - температура".	Средняя температура (200–400 °C) Наибольший риск хрупкости водорода.
давление	Водород высокого давления увеличивает движущую силу проникновения атомов водорода в материал с каждым повышением давления 1MPa， Концентрация водорода может быть увеличена примерно на 0,1 моль / м³.	Давление коррелирует с чувствительностью к водородной хрупкости.
Микроструктура материалов	Размеры зерна, распределение частиц второй фазы, плотность дислокации и т. Д. влияют на захват и высвобождение водорода.	Тонкокристаллическая структура, материал с низким содержанием примесей более устойчив к водородной хрупкости.
Режим загрузки	Статическая нагрузка (например, растягивающее напряжение) отличается от индуцирующего эффекта динамической циклической нагрузки на водородную хрупкость, и динамическая нагрузка с большей вероятностью ускоряет расширение трещины.	Порог водородной хрупкости при циклической нагрузке снижается примерно 30% - 50%.

Влияние механизма действия измерений на хрупкость водорода

Повышение температуры ускоряет диффузию атомов водорода, но высокая температура может вывести молекулы водорода, образуя нелинейную зависимость « разделение давления водорода - температура». Средние температуры (200 - 400 °C) имеют самый высокий риск водородной хрупкости.

Водород высокого давления под давлением увеличивает движущую силу проникновения атомов водорода в материал, а концентрация водорода может быть увеличена примерно на 0,1 моль / м³ на каждое повышение давления на 1 МПа. Давление коррелирует с чувствительностью к водородной хрупкости.

Размер зерна микроструктуры материала, распределение частиц второй фазы, плотность дислокации и т. Д. влияют на захват и высвобождение водорода. Тонкокристаллическая структура, материал с низким содержанием примесей более устойчив к водородной хрупкости.

Статическая нагрузка (например, растягивающее напряжение) в режиме загрузки отличается от индуцирующего эффекта динамической циклической нагрузки на водородную хрупкость, динамическая нагрузка с большей вероятностью ускоряет расширение трещины. Порог водородной хрупкости при циклических нагрузках снижается примерно на 30 - 50%.

Методы испытаний и система стандартов

Основные методы испытаний

Испытание на растяжение в высокотемпературной и высоковольтной водородной среде: при постоянной температуре и давлении на образец накладывается нагрузка на растяжение, измеряется степень снижения текучести и удлинения при разрыве.

Испытание скорости расширения водородной трещины (CGR): расчет скорости расширения трещины (например, da / dN) путем испытания на усталость сборных образцов трещин в условиях, примыкающих к водороду.

Испытание на проникновение водорода на месте (метод Деванатана): измерение скорости проникновения атомов водорода через тонкопленочный материал с использованием электрохимических рабочих станций для оценки коэффициента диффузии водорода.

Международные и отраслевые стандарты

ASTMG 146: Метод оценки водородной хрупкости металлических материалов в условиях высокотемпературного и высоковольтного водорода;

ISO 16111: Технические спецификации по водородной трещиностойкой стали для нефтяной и газовой промышленности;

NACETM0177: Метод испытания материалов на коррозионное растрескивание под напряжением в среде сероводорода (некоторые положения могут быть аналогичны водородной среде).

V.система испытаний водородной среды на водородной хрупкости при высоких температурах и давленииИспытательное оборудование и процессы

Основное оборудование

Высокотемпературный водородный котел высокого давления: материал из сплава на основе никеля (например, Inconel625), оснащен системой контроля температуры (точность ±1°C) и датчиком давления (точность 0,1 МПа);

Система механических испытаний: сервогидравлическая испытательная машина, которая может наносить осевую нагрузку (диапазон 0 - 500 кН), поддерживает динамическую циклическую загрузку;

Устройства мониторинга концентрации водорода: например, вторичная ионная масс - спектрометрия (SIMS), импульсный термический анализ (PTA), используемые для анализа распределения водорода внутри материала.

Скорость деградации механических свойств:

Коэффициент деградации =

Свойства воздуха при комнатной температуре

Свойства при гидрофобной среде - свойства воздуха при комнатной температуре× 100%

Если коэффициент деградации текучести > 15%, коэффициент деградации удлинения > 20%, определяет, что материал имеет высокий риск водородной хрупкости.

Время разрушения (t f): Чем короче время разрушения образца при постоянном напряжении и чем сильнее чувствительность к водородной хрупкости, тем больше кривая « напряжение - время разрыва» может быть установлена (например, параметрическая модель Ларсона - Миллера).

Индекс водородной хрупкости (HI): Рассчитан путем расчистки доли поверхности разлома в морфологии излома (наблюдение SEM), HI > 30% требует оптимизации конструкции материала.

Инженерные дела и передовые технологии

Пример: сталь 15CrMo для установок по переработке

Испытания в водородной среде 300°C и 10MPA показали, что пороговое напряжение водородной хрупкости стали на 42% ниже, чем в атмосфере воздуха при комнатной температуре, а устойчивость к водородной хрупкости может быть повышена на 35% путем добавления сплава 0,5% В (ванадия).

Передовые технологии

Наблюдение водородной хрупкости на месте TEM: введение водородной атмосферы в линзы для наблюдения взаимодействия атомов водорода и дислокаций в реальном времени;

Цифровая двойная модель: в сочетании с анализом конечных элементов (FEA) и уравнением диффузии водорода, чтобы предсказать хрупкие и слабые области водорода в сложных компонентах;

Технология модификации поверхности: например, магнитное распыление, осаждающее покрытие Alnenenebk Oå, может снизить проницаемость водорода из титанового сплава на 2 - 3 порядка.

Меры предосторожности

Риск утечки водорода: перед испытанием требуется обнаружение утечки гелия (скорость утечки < 1×10 ⁻Pa m³ / s), оснащенного взрывозащищенной стеной и сигнализатором концентрации водорода (пороговое значение < 4% LEL);

Высокотемпературная и высоковольтная защита: водородные котлы должны регулярно проходить неразрушающий контроль (UT / RT), операторы должны носить огнезащитную одежду и противогорячие перчатки;

Обработка водородной хрупкости: после разрушения образец может содержать водород, который необходимо отжечь в вакуумной печи (например, 300°C ×24h) во избежание вторичной хрупкости.

Похожий продукт рекомендовать