Les pièces forgées dans l’industrie pétrochimique sont souvent menacées par la fragilisation par l’hydrogène. La fragilisation par l’hydrogène est un phénomène de dégradation des propriétés mécaniques résultant de la pénétration d’atomes d’hydrogène à l’intérieur du métal. Cela entraîne une diminution significative de la résistance et de la ténacité des pièces forgées, ce qui augmente le risque de rupture des pièces forgées. Cet article explorera les causes, les facteurs qui influencent le phénomène de fragilisation par l’hydrogène dans les pièces forgées pour l’industrie pétrochimique, ainsi que les mesures de prévention. L’objectif est d’améliorer la qualité et la fiabilité des pièces forgées et d’assurer un fonctionnement sûr des équipements pétrochimiques.
La fragilisation par l’hydrogène est causée par la présence d’atomes d’hydrogène dans le métal. Dans l’environnement pétrochimique, l’hydrogène ou d’autres composés contenant de l’hydrogène sont souvent présents et peuvent pénétrer à l’intérieur du métal par adsorption à sa surface, par réaction chimique ou par processus électrochimiques. Lorsque les atomes d’hydrogène pénètrent dans le réseau métallique, ils s’accumulent aux joints de grain ou dans les zones de concentration de contraintes, ce qui entraîne des distorsions dans le réseau et empêche les déplacements de disjonctions du métal, ce qui réduit la résistance et la ténacité du métal.
Facteurs affectant la fragilisation par l’hydrogène
Propriétés des matériaux métalliques: la sensibilité à l’hydrogène varie selon les matériaux métalliques. En général, les métaux à haute résistance et à haute dureté sont plus susceptibles de se fragiliser par l’hydrogène. En outre, la sensibilité à la fragilisation par l’hydrogène peut être influencée par la structure cristalline du métal, la taille du grain et les éléments d’alliage, etc.
Conditions environnementales: la pression partielle d’hydrogène, la température, l’humidité et la composition du milieu dans l’environnement pétrochimique peuvent influer sur l’apparition de la fragilisation par l’hydrogène. Une pression partielle, une température et une humidité plus élevées peuvent accélérer la pénétration et l’accumulation d’hydrogène, ce qui augmente le risque de fragilisation par l’hydrogène. En même temps, la présence de certains milieux corrosifs peut favoriser l’apparition de la fragilisation par l’hydrogène.
Processus de fabrication: le processus de fabrication des pièces forgées peut également affecter leur sensibilité à la fragilisation par l’hydrogène. Par exemple, la température de chauffage, la vitesse de déformation et la vitesse de refroidissement au cours du processus de forgeage ont une influence sur la structure de la structure et les propriétés mécaniques du métal, et donc sur sa sensibilité à l’hydrogène. En outre, des procédés tels que le soudage et le traitement thermique peuvent également introduire de l’hydrogène, ce qui augmente le risque de fragilisation par l’hydrogène des pièces forgées.
Pour réduire le risque de fragilisation par l’hydrogène des pièces forgées pétrochimiques, les précautions suivantes peuvent être prises:
Choix des matériaux métalliques appropriés: selon les conditions d’utilisation et les exigences, choisir des matériaux métalliques qui sont insensibles ou moins sensibles à la fragilisation par l’hydrogène. Par exemple, on peut choisir des matériaux ayant une résistance et une dureté inférieures ou ajouter des éléments d’alliage pour améliorer la résistance du métal à la fragilité par l’hydrogène.
Contrôle des conditions environnementales: réduire au minimum la pression partielle d’hydrogène, la température et l’humidité dans les environnements pétrochimiques et réduire la pénétration et l’accumulation d’hydrogène. En même temps, renforcer l’étanchéité de l’équipement et les mesures anti-corrosion pour empêcher le contact entre le milieu corrosif et le métal.
Optimisation du processus de fabrication: lors du forgeage, des paramètres tels que la température de chauffage, la vitesse de déformation et la vitesse de refroidissement sont contrôlés afin d’obtenir une structure de grain homogène et fine et de bonnes propriétés mécaniques. Éviter l’utilisation de températures de forgeage trop élevées et de vitesses de refroidissement trop rapides afin de réduire les contraintes résiduelles et l’introduction d’hydrogène dans le métal. Lors du soudage et du traitement thermique, il faut également veiller à contrôler les paramètres du procédé et les conditions de fonctionnement afin d’éviter l’introduction excessive d’hydrogène.
Élimination de l’hydrogène: pour les pièces forgées qui ont déjà subi une fragilisation par l’hydrogène, une méthode de traitement de l’hydrogène peut être utilisée pour éliminer l’hydrogène du métal. Les méthodes courantes d’hydrotraitement comprennent le traitement thermique, l’hydrogénation électrochimique et chimique. Ces méthodes permettent de restaurer les propriétés mécaniques du métal en augmentant la température, en appliquant un courant électrique ou en utilisant des solutions chimiques spécifiques pour provoquer l’évacuation de l’hydrogène du métal.
Inspection et entretien réguliers: les pièces forgées dans les équipements pétrochimiques sont inspectées et entretenues régulièrement afin de détecter et de traiter rapidement les problèmes potentiels de fragilisation par l’hydrogène. Les risques de fragilisation par l’hydrogène peuvent être évalués en utilisant des techniques de contrôle non destructif telles que les ultrasons, les particules magnétiques, etc., pour détecter les fissures et les défauts dans les pièces forgées. Des mesures de réparation ou de remplacement sont prises en temps opportun pour assurer un fonctionnement sûr de l’équipement en cas de problème détecté.
Le phénomène de fragilisation par l’hydrogène des pièces forgées pétrochimiques est un problème qui mérite une attention particulière. En comprenant les causes de la fragilisation par l’hydrogène, les facteurs qui influencent et les mesures préventives, nous pouvons réduire efficacement le risque de fragilisation par l’hydrogène des pièces forgées et améliorer la sécurité et la fiabilité de l’équipement. À l’avenir, avec les progrès continus de la science des matériaux et des processus de fabrication et le développement de matériaux et de processus de fabrication résistants à la fragilisation par l’hydrogène plus avancés émergent constamment pour le développement de l’industrie pétrochimique pour fournir une garantie forte.
