Sự giòn do hydro và câu chuyện ASME B 31.12

🟦 1) “Sự giòn do hydro” (HE) là gì?

Sự giòn do hydro (HE) làm giảm độ dẻo của kim loại do sự hấp thụ hydro.

🟦 2) HE ảnh hưởng đến kim loại như thế nào?

Mặc dù tác động của thành phần và cấu trúc vi mô đối với sự giòn do hydro trong kim loại kết cấu vẫn chưa được hiểu đầy đủ, nhưng dữ liệu kỹ thuật hiện có nêu bật các xu hướng chính để lựa chọn vật liệu trong dịch vụ hydro.

Một xu hướng đáng chú ý là khả năng dễ bị giòn do hydro tăng theo độ bền của vật liệu; cụ thể, khi cường độ chịu kéo tăng, hệ số cường độ ứng suất ngưỡng (KTH) cho gãy xương hỗ trợ hydro giảm.

🟦 3) Ảnh hưởng của HE lên Thép Cacbon

Trong nhiều thập kỷ, Thép Cacbon đã được sử dụng cho đường ống dẫn khí và hydro trong các công trình hàn.

Các công ty khí công nghiệp vận hành hàng nghìn dặm đường ống trên khắp Hoa Kỳ và Châu Âu.

Các loại thép đã được chứng minh cho dịch vụ khí hydro bao gồm:
ASTM Cấp B,
ASTM A53 Cấp B,
API 5L Cấp X42 và X52, và
API 5L Cấp X52 hợp kim nhỏ.

“Hiệp hội Khí công nghiệp Châu Âu (EIGA)” và “Hiệp hội Khí nén (CGA)” đưa ra các thông lệ tốt trong IGC Doc 121/04/E (CGA G-5.6) và khuyến nghị API 5L PSL2 Cấp X42 và X52, với các phiên bản hợp kim nhỏ tăng cường khả năng chống giòn do hydro.

🟦 4) “Sự tấn công của hydro” diễn ra khi nào?

Sự gãy vỡ do hydro hỗ trợ giảm ở nhiệt độ cao hơn, nhưng trên 200°C (392°F), sự tấn công của hydro trở thành mối lo ngại, liên quan đến các phản ứng tạo ra các vết nứt chứa đầy mêtan và quá trình khử cacbon trong thép.

“Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API)” cung cấp dữ liệu về sự tấn công của hydro trong RP 941, bao gồm các đường cong Nelson cho thép cacbon-mangan và crom-molypden, phác thảo các phạm vi áp suất và nhiệt độ quan trọng.

🟦 5) “Thép không gỉ Austenit”

Thép Austenit có khả năng chống giòn do hydro tốt nhất trong số các loại thép không gỉ, khiến chúng phù hợp với đường ống dẫn khí hydro áp suất cao và bình chịu áp suất.

Thành phần hợp kim đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khả năng chống giòn. Hàm lượng niken cao hơn, đặc biệt là trên 12 wt%, có tương quan với khả năng chống tăng lên, khiến thép austenit ổn định như 316 trở thành lựa chọn ưu tiên cho dịch vụ khí hydro.

🟦 6) Câu chuyện về sự ra đời của ASME B 31.12

Các nghiên cứu sơ bộ đã phát hiện ra những lỗ hổng trong các quy tắc về đường ống cho các ứng dụng hydro, dẫn đến việc Ủy ban Tiêu chuẩn ASME B31 tạo ra Quy tắc B31.12.

Quy tắc B31.12 bao gồm Phần GR (Yêu cầu chung), Phần IP (Đường ống công nghiệp) và Phần PL (Đường ống), tập trung vào thông tin cụ thể về hydro và tham chiếu đến các tiêu chuẩn ASME khác.

ASME B 31.12 đề cập đến các yếu tố hiệu suất vật liệu, loại trừ nhiều vật liệu khỏi ASME B31.3.

Quy tắc đã được Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ chấp thuận nhiều phiên bản, với phiên bản mới nhất được chấp thuận vào ngày 24 tháng 8 năm 2023.

Bài đăng này chỉ dành cho mục đích giáo dục.

👇 Độ bền vật liệu nói chung liên quan như thế nào đến khả năng dễ bị HE?