I. Fenómeno de fragilización por hidrógeno y desafíos de la industria
La fragilización por hidrógeno se refiere al fenómeno de que los materiales metálicos pierden dureza y fractura frágil debido a la penetración de átomos de hidrógeno en un entorno de hidrógeno. Es común en oleoductos y gasoductos, equipos químicos y equipos de energía de hidrógeno. Con el rápido desarrollo de la industria mundial de energía de hidrógeno (se espera que el mercado de hidrógeno verde supere los US $300 mil millones en 2030), las tuberías de acero tradicionales son difíciles de satisfacer las necesidades de hidrógeno a alta presión (≥ 20MPa) o ambientes de petróleo y gas que contienen azufre, y las tuberías de acero resistentes a la fragilidad por hidrógeno se han convertido en un cuello de botella técnico clave.
II. Trayectorias técnicas básicas para tuberías de acero resistentes a la fragilización por hidrógeno
1. Material de diseño
Acero de alta resistencia de baja aleación: al reducir el contenido de carbono (C≤ 0.1%) y agregar elementos de aleación como Cr/Mo/V, se reducen los sitios sensibles a la trampa de hidrógeno (como el grado de acero BG110H desarrollado por Baosteel).
Acero inoxidable austenítico: las aleaciones a base de níquel como 304L y 316L tienen una excelente resistencia a la fragilización por hidrógeno debido a su estructura cúbica centrada en la cara, pero el costo es relativamente alto (aproximadamente 3-5 veces mayor que el de las tuberías de acero ordinarias).
2. regulación de la microestructura
Ingeniería de límites de grano: refine los granos a través de un proceso de laminado controlado y enfriamiento controlado para reducir los canales de difusión de hidrógeno (como la tecnología "J-HITEN" de JFE).
Fase de precipitado nano: introduzca nanopartículas TiC/NbC para fijar átomos de hidrógeno (como la tubería de acero "HTUFF" de Nippon Steel).
3. tratamiento superficial y revestimiento
Revestimiento anticorrosión: Use revestimiento de aluminio/zinc o revestimiento de polímero (como PTFE) para bloquear la penetración de hidrógeno.
Shot peening: Inhibir la propagación de grietas inducida por hidrógeno a través de la capa de tensión compresiva superficial.
4. estándar de la prueba de compatibilidad del hidrógeno
NACE TM0177 (Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión)
ISO 11114-4 Compatibilidad de materiales en un entorno de hidrógeno
