I tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 sono spesso sottoposti a trattamento di decapaggio acido durante la produzione e l'installazione e alcune apparecchiature di riscaldamento immerse adottano una protezione catodica per resistere alla corrosione da cloruri. In questi due tipici ambienti di lavoro, l'idrogeno atomico si genera facilmente e penetra all'interno dei materiali in acciaio inossidabile. Gli atomi di idrogeno si accumulano ai bordi dei grani, alle dislocazioni e ai micro-difetti interni, determinando una concentrazione locale di stress interno. Una volta che lo stress da trazione supera la soglia di frattura del materiale, si formano microfessure-indotte da idrogeno e si espandono rapidamente, fenomeno definito infragilimento da idrogeno. A differenza della corrosione elettrochimica convenzionale, l'infragilimento da idrogeno si verifica quando si verifica una rottura fragile senza un'evidente deformazione plastica in anticipo, che spesso porta a rotture improvvise dei tubi e perdite delle apparecchiature senza segnali di allarme tempestivi. Molte fabbriche prestano attenzione solo alla rimozione della ruggine superficiale e agli effetti anti-corrosione, ignorando i pericoli nascosti dell'infragilimento da idrogeno nei processi di protezione acida e catodica, con conseguenti improvvise rotture per frattura fragile dei tubi di riscaldamento a parete sottile-ad alta resistenza. Pertanto, la formulazione di misure di controllo dell'idrogeno è essenziale per eliminare i rischi di infragilimento da idrogeno e garantire la sicurezza strutturale dei tubi di riscaldamento. Il meccanismo di formazione dell'infragilimento da idrogeno comprende principalmente la permeazione dell'idrogeno, l'arricchimento interno e la propagazione delle cricche dovuta allo stress-. Durante il decapaggio, la reazione chimica tra la soluzione acida e l'acciaio inossidabile produrrà un gran numero di atomi di idrogeno. Parte dell'idrogeno fuoriesce sotto forma di bolle di idrogeno, mentre il resto si diffonde nella matrice metallica attraverso micro-fessure superficiali e bordi dei grani. In condizioni di protezione catodica, la reazione di riduzione del catodo genera continuamente atomi di idrogeno sulla superficie del tubo. Per i tubi da riscaldamento-lavorati a freddo, curvati, a parete sottile-e ad alta-sollecitazione, la sollecitazione di trazione residua interna fornisce una forza trainante per l'aggregazione dell'idrogeno. L'idrogeno si accumula nei difetti reticolari per formare pressione di idrogeno, che insieme allo stress di trazione del servizio esterno provoca la rottura dei legami dei grani metallici, espandendo gradualmente le micro-fessure fino a formare fratture fragili penetranti. Questo studio riassume quattro schemi di prevenzione sistematica contro l'infragilimento da idrogeno. In primo luogo, i parametri del processo di decapaggio sono rigorosamente ottimizzati per ridurre lo sviluppo di idrogeno. Viene adottata una soluzione di decapaggio a bassa-concentrazione e nel liquido acido vengono aggiunti additivi inibitori dell'idrogeno per limitare la generazione di atomi di idrogeno sulla superficie dell'acciaio inossidabile. Il tempo di immersione nel decapaggio viene ridotto il più possibile con la premessa di rimuovere incrostazioni di ossido e sostanze inquinanti, mentre il decapaggio prolungato ad alta-temperatura-è vietato per evitare un'eccessiva permeazione di idrogeno. Dopo il decapaggio, è necessario un immediato e accurato risciacquo con acqua deionizzata per terminare la reazione di corrosione acida. In secondo luogo, dopo il decapaggio acido viene predisposto il trattamento di deidrogenazione con cottura a idrogeno. I tubi riscaldanti vengono posti in un forno a temperatura costante a 200–230 gradi per 2–4 ore di conservazione del calore, in modo che gli atomi di idrogeno disciolti all'interno del metallo possano fuoriuscire verso l'esterno attraverso la diffusione termica, riducendo efficacemente la concentrazione interna di idrogeno ed eliminando lo stress da arricchimento di idrogeno. Questo processo di deidrogenazione è obbligatorio per i tubi di riscaldamento a parete sottile-lavorati a freddo-con spessore della parete inferiore a 1,5 mm. In terzo luogo, il range potenziale della protezione catodica è calibrato con precisione per evitare una protezione eccessiva. Un potenziale di protezione eccessivamente negativo scatenerà una violenta reazione di sviluppo dell'idrogeno sulla superficie del tubo e aggraverà la permeazione dell'idrogeno. Il potenziale di protezione dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 deve essere controllato in un intervallo di sicurezza ristretto, che può inibire la corrosione da dissoluzione anodica senza indurre una massiccia precipitazione di idrogeno. Viene effettuato un monitoraggio regolare del potenziale per evitare che la deriva dei parametri dell'apparecchiatura porti a una protezione eccessiva. In quarto luogo, viene effettuato un trattamento di distensione residua per i tubi riscaldanti formati a freddo prima del decapaggio. La ricottura di distensione a bassa-temperatura elimina lo stress residuo di trazione generato nei processi di piegatura, stampaggio e lavorazione. Uno stress interno inferiore può ridurre in modo significativo la tendenza all'innesco di cricche indotte dall'idrogeno, migliorando sostanzialmente la resistenza all'infragilimento da idrogeno dei substrati di acciaio inossidabile. I test accelerati sull'infragilimento da idrogeno verificano che i tubi riscaldanti trattati con inibitore di decapaggio più cottura di deidrogenazione non presentano fessurazioni indotte dall'idrogeno dopo esperimenti di invecchiamento da stress a lungo termine. Al contrario, i campioni non trattati subiscono crepe fragili in ambienti acidi entro un breve periodo di servizio. I dati delle applicazioni sul campo mostrano che le misure standardizzate di controllo dell’idrogeno riducono il tasso di guasto improvviso e fragile dei tubi di riscaldamento di oltre il 78%. In conclusione, l’inibizione dell’evoluzione dell’idrogeno, l’implementazione della cottura di deidrogenazione, l’ottimizzazione del potenziale di protezione catodica e l’alleviamento dello stress residuo in formazione possono efficacemente evitare il guasto da infragilimento da idrogeno dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316. Queste specifiche di controllo di sicurezza eliminano i rischi nascosti di danni fragili derivanti dalla fonte del processo e garantiscono la sicurezza strutturale a lungo termine delle apparecchiature di riscaldamento industriale in ambienti acidi e catodici
ambienti di servizio di protezione c.
