وكثيراً ما تواجه المحتويات في الصناعات البترولية خطر التعرض للهيدروجين. إن التعرض للهيدروجين هو انخفاض في الأداء الميكانيكي الناجم عن تسرب ذرات الهيدروجين إلى داخل المعدن، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في قوة وصلابة المواد المطورة، ويزيد من خطر التكسر. ستبحث هذه المقالة الأسباب والعوامل المؤثرة والتدابير الاحترازية لتعرض الهيدروجين في المطابقات البتروكيميائية، وذلك بهدف تحسين نوعية المواد المطورة وموثوقيتها وضمان التشغيل الآمن للمعدات البتروكيميائية.
وينتج هشاشة الهيدروجين عن وجود ذرات الهيدروجين في الفلزات. وفي البيئة البتروكيميائية، غالباً ما يوجد الهيدروجين أو غيره من المركبات الهيدروجينية التي يمكن أن تتسرب إلى داخل المعادن من خلال الامتزاز أو التفاعل الكيميائي أو العمليات الكهروكيميائية على أسطح الفلزات. وعندما تدخل ذرات الهيدروجين إلى الترانزستور المعدني، فإنها تتراكم في الترانزستور أو مراكز الإجهاد، مما يؤدي إلى حدوث تشوهات أو أخطاء في وضع المعدن، مما يقلل من قوة المعدن وقدرته على الصمود.
العوامل التي تؤثر على هشاشة الهيدروجين
طبيعة المواد المعدنية: تتفاوت حساسية المواد الفلزية للهيدروجين. وعموما، فإن المعادن العالية القوة والصلبة هي الأكثر عرضة لضعف الهيدروجين. وعلاوة على ذلك، فإن البنية البلورية للمعادن، وحجم الحبيبات الكريستال وعناصر السبائك، تؤثر أيضاً على حساسية هشاشة الهيدروجين.
الظروف البيئية: يؤثر الضغط الهيدروجيني في البيئة البتروكيميائية، ودرجة الحرارة، والرطوبة، ومكونات الوسط، على هشاشة الهيدروجين. فضغط الهيدروجين العالي ودرجة الحرارة والرطوبة تزيد من سرعة تسرب الهيدروجين وتراكمه، مما يزيد من خطر هشاشة الهيدروجين. وفي الوقت نفسه، فإن وجود بعض الوسائط الأكّالة يمكن أن يسهم في حدوث هشاشة الهيدروجين.
عملية التصنيع: تؤثر عملية تصنيع المواد المطورة أيضاً على حساسيتها للهيدروجين. فعلى سبيل المثال، تؤثر درجة الحرارة في عمليات الحداثة، ومعدل التشوه، ومعدل التبريد، على الهيكل التنظيمي والميكانيكي للمعادن، مما يؤثر على حساسيتها للهيدروجين. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن إدخال الهيدروجين في عمليات اللحام والمعالجة الحرارية وما إلى ذلك، مما يزيد من خطر التعرض للهيدروجين في المطاحن.
يمكن اتخاذ الاحتياطات التالية للحد من خطر التعرض للهيدروجين في المواد البتروكيميائية:
اختيار المواد المعدنية المناسبة: اختيار المواد المعدنية غير الحساسة أو الأقل حساسية للهيدروجين وفقاً لشروط ومتطلبات الاستخدام. فعلى سبيل المثال، يمكن اختيار مواد ذات قوة وصلابة أقل، أو إضافة عناصر إشابية لزيادة قدرة الفلزات على مقاومة التعرض للهيدروجين.
التحكم في الظروف البيئية: التقليل إلى أدنى حد من الضغط الهيدروجيني ودرجة الحرارة والرطوبة في البيئة البتروكيميائية، والحد من تسرب الهيدروجين وتراكمه. وفي الوقت نفسه، تم تعزيز تدابير الحماية من التسرب والتحنيط في المعدات لمنع تعرض الوسائط الأكّالة للمعادن.
الاستخدام الأمثل لعمليات التصنيع: خلال عملية الحداثة، يتم التحكم في بارامترات مثل درجة الحرارة، ومعدل التشوه، ومعدل التبريد للحصول على أنسجة بلورية متجانسة والأداء الميكانيكي الجيد. تجنب استخدام درجات الحرارة المفرطة ومعدلات التبريد السريعة للحد من الإجهاد المتخلف وإدخال الهيدروجين في المعادن. ومن الضروري أيضا إيلاء الاهتمام، أثناء اللحام والمعالجة الحرارية، لمراقبة بارامترات العملية وظروف التشغيل وتجنب إدخال المزيد من الهيدروجين.
بالإضافة إلى معالجة الهيدروجين: يمكن إزالة الهيدروجين من المعدن في حالة الطباعات التي تحدث فيها هشاشة الهيدروجين بالفعل. وتشمل الأساليب الشائعة لإزالة الهيدروجين المعالجة الحرارية، وإزالة الهيدروجين كيميائيا، وإزالة الهيدروجين كيميائيا. ويمكن لهذه الأساليب أن تسترجع الخواص الميكانيكية للمعادن عن طريق زيادة درجة الحرارة، أو فرض تيار كهربائي، أو استخدام محلول كيميائي معين.
عمليات التفتيش والصيانة الدورية: يجري تفتيش وصيانة المطاحن في المعدات البتروكيميائية بصورة منتظمة، والكشف عن حالات التعرض المحتملة للهيدروجين ومعالجتها في الوقت المناسب. ويمكن استخدام تقنيات الكشف عن الاختراق، مثل الأشعة فوق الصوتية، والمساحيق المغناطيسية، للكشف عن الشقوق والعيوب في المطابقات وتقييم مخاطر التعرض للهيدروجين. وفيما يتعلق بالمشاكل التي تم تحديدها، تُتخذ تدابير الإصلاح أو الاستبدال في الوقت المناسب لضمان سلامة تشغيل المعدات.
إن هشاشة الهيدروجين في المطاحن البترولية مسألة تستحق الاهتمام. ومن خلال فهم أسباب هشاشة الهيدروجين والعوامل المؤثرة عليه والتدابير الوقائية، يمكن أن تكون فعالة في الحد من مخاطر التعرض للقضدات وتعزيز سلامة المعدات وموثوقيتها. وفي المستقبل، ومع تقدم علوم المواد وعمليات التصنيع، ومع تطوير مواد وعمليات تصنيع أكثر تطوراً لمقاومة الهيدروجين، ستظهر ضمانات قوية لتطوير صناعة البتروكيميائية.
