在HF环境中的氢致开裂和导向应力氢诱导开裂HIC/SOHIC-HF

在HF环境中的氢致开裂和导向应力氢诱导开裂HIC/SOHIC-HF1、概述  氢致开裂被定义为在金属内的不同平面上连接相邻的氢鼓泡在内部或在金属表面上的阶梯状的裂纹。氢致开裂并不需要外部的外加应力。氢致开裂的驱动力为在氢鼓泡中形成的较高的气压力，它们在气泡的周围。在那些高的应力区域之间发生内部反应，倾向于促使裂纹的发展，然后连接钢中的不同平面上的氢鼓泡。  钢中氢的来源自湿H2S或HF酸。HF是被用在烷基化装置，HF水溶液的浓度范围为96-99+%，暴露在有水或无水的HF的碳钢，可导致HIC/SOHIC。  氢鼓泡是在与钢表面平行的内部或表面形成充满氢的气泡。在钢中，它们的形成的并不连续（例如：空隙、杂质、夹层、硫杂质部位）。大部分的起泡经常发生在卷制的钢设备中，此类设备存在有微观的带状夹杂物，如因轧制形成的伸长的带状的硫化物。因此HIC，氢鼓泡的敏感性对钢的的质量来说是首要的关系（例如：数量、尺寸和不连续的形状）。考虑到这一点，钢中硫含量是一个首要的参数。减少钢中的硫含量，就是减少了起泡的以及HIC的敏感性，钢中添加钙有利于控制硫化物的微观形态。  SOHIC被定义为许多细小的气泡堆积在一起，排成阵列，氢诱导裂纹平行于阵列方向。因高度集中的拉应力的作用，裂纹的方向是横穿母材厚度的。SOHIC是HIC的一种特殊的形式，HIC经常发生在母材与焊缝交界的地方，因为该部位存在较高的残余应力。对HIC来说，钢板的质量是SOHIC敏感性的一个很重要的参数。除此之外，通过焊后热处理可以减少设备的残余应力，但可能还不能避免或消除SOHIC敏感性。2、基础数据  表H-24列出的数据用于分析碳钢设备在HF环境中的HIC/SOHIC的敏感性。如果钢中硫含量是未知地，需请知识丰富的材料工程师获取对碳钢的质量的评价。3、确定在HF环境中的HIC/SOHIC的敏感性  如果设备中存在任何浓度的HF，那么这些设备和管线就有HF的HIC/SOHIC敏感性。表H-24的基础数据是用于获取敏感的评价。表H-25用于碳钢。常用的管线是采用锻造钢管及管件（例如A153、A106、API5L[不包括5LX]、A234、A105等等），认为在HF中HIC/SOHIC敏感性较低。设备和大直径的钢管是卷制和焊接板钢而来的，使用H-25来确定敏感性。图H-11列出了需确定敏感性的流程的步骤。  钢的氢鼓泡与钢的纯净度有关，主要是其中的硫元素的含量。应认识到钢起泡并不会是危险地和导致泄露损坏，除非它已与延伸到表面的氢诱导裂纹相伴。起泡的确会对钢结构的完整性会造成一种危胁，当它附近是有足够残余应力的焊缝时，这些应力会促使氢诱导裂纹延伸到表面。在这个最后一例中，被认为是最严重的情况将决定HF环境中的HIC/SOHIC的敏感性。