基于CFD分析方法的氢气碱洗塔腐蚀失效分析

以某石化重整装置开裂碱洗塔为研究对象,分析氢气-碱液两相耦合腐蚀机理和碱洗塔失效原因。采用CFD技术,仿真模拟碱洗塔内部氢气-碱液流动流场,计算两相介质速度和动压力分布,并结合失效材料的化学成分、拉伸力学性能试验及塔内壁表面腐蚀产物分析,确定碱洗塔失效的原因是流动加速腐蚀,即潮湿含HCl的氢气与碱洗塔壁面接触,由于碱液流动存在不均衡性,HCl未与碱液中和而是与壁面发生腐蚀反应。同时,在高速氢气的作用下,腐蚀产物膜发生剥落,从而加速塔体壁面的减薄,最终在内压作用下发生开裂。该研究结果可为类似工艺装置与工况特点的在役承压设备避免相似损伤失效模式提供参考。

氢气的高压海底管道输送

采用管道将氢气从制氢厂输送至终端用户是氢能源运输的最好方式。挪威REINERTSEN公司进行了这项研究,用来评估在高压下将纯氢气或天然气/氢气混合物通过海底管道从陆上工厂输送至海上或海外终端用户的可行性。研究表明,高压下的氢对材料脆性和疲劳裂纹扩展有一定程度的不利影响,不利影响的程度与材料类型和焊接工艺有关,在设计和安装海底氢气输送管道或将现有天然气管道转换为氢气输送时,必须充分考虑高压氢气可能引起材料性能的变化和使用限制因素。建议建立疲劳寿命评估的相关数据库和评定试验规范,以便简化海底输氢管道的设计。

钛制换热器氢腐蚀破坏失效分析

针对两种典型钛制化工设备(换热器管束和筒体)的腐蚀破坏进行失效分析,采用宏观和微观腐蚀形态和结构、材质成分和金相显微组织分析等技术手段分析工业纯钛和钛钯合金腐蚀破坏的原因.结果表明,两种典型钛制化工设备的腐蚀破坏均为吸氢腐蚀破坏,系由钛材从环境腐蚀介质中吸氢后在基体内部形成大量脆性TiH2相而引起的脆性所致,并最终因钛材表面发生脆性粉化和剥落而导致破坏.

生物可降解多孔支架的研究进展

作为组织工程主要构建物的生物支架在组织工程中正发挥着越来越重要的作用,通过设计及调节生物支架的微环境,可使得其不仅能作为细胞附着、生长和增殖的基体,而且可为新器官的生长成形提供模板。因此,生物支架应具备优异的生物相容性及可降解性,同时具有较好的加工及力学性能。文中主要综述了目前研究并开发了的生物可降解多孔支架的制备方法及研究成果,并对其发展方向作了展望。

塑性变形在氢致断裂中的作用

采用慢应变速率拉伸方法，研究了Ｆｅ－Ｓｉ试样在空气中拉伸、动态充氢拉伸及在空气中预应变一定量后动态充氢拉伸等实验条件下的断裂过程．结果表明，只有在充氢过程中进行塑性变形才能引起氢致开裂，即塑性变形是氢致开裂的必要条件，氢致开裂过程是氢与位错交互作用的过程．

表面层对材料氢渗透的影响

采用超高真空气相渗透技术，在８０～２５０℃温度范围内，研究了Ｈ在两种不同方式的镀Ｎｉ的纯铁中的有效扩散系数和渗透率，同时也研究了表面电镀光亮Ｐｄ的纯铁中的氢扩散系数．结果表明，在实验温度范围内，Ｈ在两种镀Ｎｉ处理的纯铁中的有效扩散系数Ｄ和渗透率Φ与温度Ｔ的关系均遵循Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程，且二者Ｄ值相近，电镀纳米Ｎｉ的纯铁样品渗透率Φ值略高于化学镀Ｎｉ－Ｐ。

时效处理对FV520B马氏体时效钢的氢脆敏感性的影响

通过系列热处理和热充氢实验,采用光学显微镜、SEM和拉伸试验等研究了不同温度时效处理对沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的氢脆敏感性的影响.结果表明:充氢后,FV520B钢表现出良好的抗氢脆性能;450℃低温时效后钢的氢脆敏感性较高,而630℃中温时效后,钢中由于析出较多的逆变奥氏体,阻碍氢扩散和裂纹扩展;充氢后表现出良好的抗氢脆性能.塑性损减率随钢中逆变奥氏体的增加而降低.

用神经网络算法预测氢蚀孕育期

利用神经网络的分析方法,对高温氢腐蚀进行分析建模,综合考虑温度、氢分压和氢腐蚀孕育期之间的关系,为准确的数学建模、预测设备的使用寿命和相应专家系统的研制开拓了新的思路．

氢在2.25Cr-1Mo耐热钢中的扩散规律

采用电化学渗氢的方法研究了加氢反应器简体2．25Cr－1Mo钢中氢的扩散现律试样的厚度低于1．6mm时，随着厚度的增加，扩散系数D值增大；当厚度大于1．6mm后。

加载速率对复合型氢致开裂的影响

通过改变复合型载荷比来改变裂端三轴张力和塑性变形程度，研究了不同加载速率下３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢／０．５ｍｏｌ／ＬＨ２ＳＯ４体系的Ｉ型及（Ⅰ＋Ⅱ）复合型氢致开裂抗力，探讨加载速率对氢传输、对裂端氢富集浓度以及对Ｉ型、复合型氢致开裂抗力的影响．

氢在沉淀强化合金γ/γ′间占位的第一原理计算

本文针对沉淀强化奥氏体合金氢脆通常较单相奥氏体严重这一点,采用离散变分方法对氢在沉淀强化奥氏体合金中γ基体与γ′相之间占位进行了第一原理计算和分析。结果表明,氢原子在一般沉淀强化合金的γ与γ′相错配度范围内不会偏聚在相界,而是倾向进入基体中,错配度的微小变化对氢的占位没有影响。只有错配度大于3.7%左右,相当于有一定应变的条件下,氢才会有进入γ′相的倾向。在形变过程中进入γ′相的氢使得γ基体与γ′相界面原子成键的方向性增强,从而影响合金的氢脆性能。

连续充氢条件下30CrMnSiA钢的(Ⅰ+Ⅱ)复合型氢致开裂

随着高强钢的广泛应用及使用环境的复杂化,材料在工作环境中的氢脆问题日趋突出,与此有关的工程断裂事故屡见不鲜。工作于氢环境中的构件大多处于连续充氢条件下,并且由于实际构件内部缺陷形式多样、载荷复杂、裂纹方向各异,缺陷常常在复合型受载条件下扩展。但是,自从60年代将断裂力学引入氢致开裂研究以来,迄今主要研究了Ⅰ型受载条件下的开裂问题。对复合型应力腐蚀和氢致开裂只是研究了Ⅲ型及(Ⅰ+Ⅱ)复合型开裂。

氢在加氢反应器筒体钢中的扩散规律

采用电化学渗氢的方法研究了加氢反应器简体钢2.25Cr1Mo中氢的扩散规律。试样的厚度低于3.5mm时随着厚度的增加,扩散系数D值增大;当厚度大于3.5mm后,D值稳定不变。实验测得温度与扩散系数的关系,可用于高温高压下运行的加氢反应器壁氢渗透测量中原子氢浓度分布的计算。

高温高压氢腐蚀研究回顾与展望(二)

综述了高温高压氢腐蚀的工业背景与研究发展历史，对高温高压氢腐蚀的评定方法和实验方法进行了概括，给出了高温高压氢腐蚀的热力学和动力学研究体系，讨论了氢蚀检测技术和有关焊接部位氢蚀研究的进展。

2.25Cr-1Mo钢氢致开裂行为及回火脆对抗氢致开裂性能的影响

采用电解充氢方法分别对回火脆态和脱脆态2.25Cr-1 Mo钢氢致开裂行为进行实验研究,通过甘油测氢法测定了2.25Cr-1 Mo钢发生裂纹扩展时钢中扩散的平均氢浓度.为进一步了解回火脆对抗氢致开裂性能的影响,利用有限元软件分别对氢在回火脆态与脱脆态2.25 Cr-1 Mo钢中的扩散过程进行模拟分析,系统研究了在应力-氢环境交互作用下裂纹尖端周围的氢扩散规律,并给出了裂纹扩展时裂尖局部位置的氢浓度大小.

堆焊结构的氢浓度分布及其对剥离断裂的影响

采用有限元分析方法计算堆焊结构中氢浓度的分布，并将电解充氢试验条件下试块中氢扩散行为的计算结果和高压釜试验条件的计算结果进行对比分析．计算结果表明，采用电解充氢方法，可以在熔合线附近获得与高压釜充氢数值相近的氢浓度峰值，而到达这一峰值的时间较短．通过解析模型比较了不同试样条件和电解充氢条件对试验结果的影响．结果显示，增大充氢电流密度，延长充氢时间，减薄母材厚度，均使氢浓度峰值升高，从而使堆焊层剥离倾向增大．

15CrMo钢氢蚀激活能测定及焊头氢蚀分析

选用１５Ｃｒ－Ｍｏ钢，分别在３００，３５０，４００，４５０，５００℃和１８ＭＰａ下氢蚀不同时间，分析其高温高压氢中脱碳激活能和氢蚀激活能。结果表明，氢蚀脱碳激活能与氢蚀激活能接近，说明其氢蚀初期，氢蚀过程由碳的扩散速率控制．焊接热影响区的氢蚀程度大于基体．

机械加工表面粗糙度与电解充氢

电解充氢实验表明,随充氢时间的延长,ZL107合金试样中的含氢量增多,力学性能(尤其是抗拉强度)下降.但ZL102个别试样出现随充氢时间延长,含氢量反而降低的反常现象.初步分析认为,这与表面粗糙度有关.用机械加工制备了几种表面粗糙度Ra值不同的ZL102合金试样,在设定条件下作电解弃氢.结果表明,试样表面粗糙度的确影响充氢行为.随试样表面粗糙度值增加,其含氢量有相应增加的倾向.

压力容器用钢氢蚀后组织与力学性能研究

研究了氢腐蚀后２０Ｇ和１５ＣｒＭｏ钢力学性能与显微组织的变化；并用扫描电镜分析了拉伸断口的特征．结果表明：２０Ｇ钢力学性能的下降是由于氢蚀造成珠光体的减少和裂纹的出现；并使断裂机制发生了韧性向脆性的转变．１５ＣｒＭｏ钢具有较强的抗氢腐蚀能力，力学性能的变化是因为严重的表面脱碳造成。抗拉强度的变化对整个氢蚀过程都敏感；而延伸率的变化仅在氢蚀前期敏感。

剖分试样真空回复热处理法研究氢腐蚀裂纹的愈合

采用剖分试样真空回复热处理法对低碳钢和Cr-Mo钢的氢腐蚀裂纹愈合机理进行了研究 .结果表明 ,在单纯高温条件下 ,低碳钢和Cr-Mo钢氢蚀裂纹均有所减小 ,尤其以裂纹尖端愈合较为明显 .愈合程度与裂纹尺寸有关 ,小尺度裂纹优先发生闭合 .分析表明 ,氢蚀裂纹愈合的机制主要是热扩散 ,Fe和C在钢中的扩散是内部裂纹自愈合的必要条件 .在Fe和C原子扩散足够快的情况下 ,氢蚀裂纹愈合的条件是塑性变形能Es 大于裂纹愈合所必须克服的表面张力能 .同时 ,相变、应力应变等因素均对其产生重要积极的作用 .