I. Явление водородного охрупчивания и проблемы промышленности
Водородное охрупчивание относится к явлению, при котором металлические материалы теряют прочность и хрупкое разрушение из-за проникновения атомов водорода в водородную среду. Он распространен в нефте-и газопроводах, химическом оборудовании и водородном энергетическом оборудовании. В связи с быстрым развитием мировой водородной энергетики (ожидается, что в 2030 году рынок зеленого водорода превысит 300 миллиардов долларов США) традиционные стальные трубы трудно удовлетворить потребности в водороде высокого давления (≥ 20 МПа) или серосодержащих нефтяных и газовых средах, и трубы водопода охрупчени-устойчивые стальные стали ключевым техническим узким местом.
II. Основные технические пути для стальных труб, устойчивых к водородному охрупчиванию
1. Материальный дизайн
Низколегированная высокопрочная сталь: за счет снижения содержания углерода (C≤ 0,1%) и добавления легирующих элементов, таких как Cr/Mo/V, чувствительные участки ловушки водорода уменьшаются (например, марка стали BG110H, разработанная Bausteel).
Аустенитная нержавеющая сталь: сплавы на основе никеля, такие как 304L и 316L, обладают превосходным сопротивлением охрупчиванию водорода благодаря их гранецентрированной кубической структуре, но стоимость относительно высока (примерно в 3-5 раз выше, чем у обычных стальных труб).
2. Регулирование микроструктуры
Проектирование границ зерен: уточнение зерен с помощью контролируемого процесса прокатки и контролируемого охлаждения для уменьшения каналов диффузии водорода (например, технология JFE «J-HITEN»).
Фаза наноосаждения: введение наночастиц TiC/NbC для фиксации атомов водорода (например, стальная труба Nippon Steel «HTUFF»).
3. Обработка поверхности и покрытие
Антикоррозионная защита лайнера: используйте алюминиевое/цинковое покрытие или полимерную подкладку (например, ПТФЭ), чтобы заблокировать проникновение водорода.
Дробеструйное упрочнение: подавляет распространение трещин, вызванных водородом, через поверхностный сжимающий напряженный слой.
4. Стандарт испытания на совместимость с водородом
NACE TM0177 (Национальная ассоциация инженеров по коррозии)
ISO 11114-4 (Совместимость материалов в водородной среде)
