Identificação e prevenção de bolhas e fragilização por hidrogênio

A presença de hidrogênio atômico é extremamente perigosa e pode causar sérios danos aos materiais.

O termo "dano por hidrogênio" refere-se a dano mecânico ao metal causado pela interação com ou pela presença de hidrogênio. O hidrogênio atômico tem um raio de 1,1 e é capaz de se difundir através de muitos metais e aços. Os átomos de hidrogênio são muito reativos e se combinam com quase todos os elementos. A forma molecular do hidrogênio não pode se difundir e é estável.

Os danos causados ​​pelo hidrogênio podem ser classificados em quatro tipos:

  1. Formação de bolhas de hidrogênio. O hidrogênio atômico se difunde no interior do metal e causa deformações localizadas, ou mesmo destrói as paredes do recipiente.
  2. Fragilização por hidrogênio. Envolve a penetração de hidrogênio, o que resulta em maior fragilidade e diminuição da resistência à tração.
  3. Descarburação (processo de alta temperatura). Também conhecida como remoção de carbono do aço, pode ocorrer em ambientes úmidos a altas temperaturas. Diminui a resistência à tração do aço.
  4. Ataque de hidrogênio (processo de alta temperatura). A interação entre o hidrogênio e qualquer constituinte de uma liga em alta temperatura.

fontes de hidrogênio nascente

O hidrogênio atômico é perigoso e prejudicial a muitos materiais. É criado nas seguintes condições:

  • Alta temperatura, atmosfera úmida.
  • processo de corrosão
  • eletrólise da água

Estas são as principais fontes de hidrogênio atômico. Portanto, para evitar danos causados ​​pelo hidrogênio, temos que controlar essas fontes. A redução de íons de hidrogênio produz hidrogênio atômico, que subsequentemente forma uma molécula de hidrogênio. Se a última etapa, a formação do hidrogênio molecular, for lenta, então a concentração do hidrogênio atômico aumenta e há mais chances de danos causados ​​pelo hidrogênio.

Empolamento de hidrogênio

Na formação de bolhas de hidrogênio, o hidrogênio atômico se difunde em materiais que possuem alguns vazios e espaços vazios no interior. Dentro desses vazios, o hidrogênio atômico pode se combinar para formar uma molécula de hidrogênio. Como o hidrogênio molecular não pode se difundir, uma tremenda pressão se acumula dentro desses vazios. A pressão de equilíbrio do hidrogênio molecular em contato com o hidrogênio atômico é suficiente para quebrar qualquer material.

A formação de bolhas de hidrogênio é uma das formas de corrosão e é difundida na indústria do petróleo. Pode ocorrer durante o refino e em tanques de armazenamento. (Para saber mais sobre a indústria do petróleo, confira Os 6 constituintes corrosivos que podem ser encontrados no petróleo bruto.)

Medidas preventivas contra bolhas de hidrogênio

Uso de Revestimentos
Revestimentos metálicos, orgânicos e inorgânicos são frequentemente usados ​​para evitar bolhas de hidrogênio em recipientes de aço. Os forros e revestimentos devem ser impermeáveis ​​à penetração de hidrogênio e resistentes ao meio dentro do recipiente. Revestimentos de borracha, plástico e tijolo são frequentemente usados. O revestimento de aço com níquel é frequentemente usado com aços austeníticos para essa finalidade.

Uso de inibidores
Os inibidores reduzem a taxa de corrosão e a taxa de redução de íons de hidrogênio. Os inibidores são geralmente usados ​​em sistemas fechados.

Uso de Aço Limpo
A formação de bolhas de hidrogênio ocorre quando a molécula de hidrogênio se forma dentro dos vazios. Devemos usar o material com o mínimo de vazios. Portanto, o aço acalmado deve ser usado em vez do aço com aro porque tem menos vazios.

remoção de venenos
Alguns venenos dificultam a formação da molécula de hidrogênio, fazendo com que a concentração atômica de hidrogênio aumente e tornando os componentes mais propensos a bolhas de hidrogênio. A formação de bolhas de hidrogênio é muito rara em sistemas corrosivos puros. Corrosão, galvanoplastia e proteção catódica são algumas fontes de hidrogênio no metal. Certas substâncias, como compostos de fósforo, íons de enxofre e compostos de arsênico, dificultam a redução dos íons de hidrogênio, o que, por sua vez, aumenta a concentração de hidrogênio atômico. Esses venenos devem ser removidos.

Substituição de Liga
A formação de bolhas de hidrogênio pode ser evitada usando aços contendo níquel ou ligas de níquel, pois eles têm taxas de difusão de hidrogênio muito baixas.

fragilização por hidrogênio

A fragilização por hidrogênio envolve a permeação de hidrogênio. (Descubra o básico em Introdução à fragilização por hidrogênio.) Os metais formadores de hidretos fortes reagem com o hidrogênio dissolvido para formar compostos de hidretos frágeis, como o titânio. A maioria dos mecanismos que levam à fragilização por hidrogênio envolve interferência de deslizamento com o hidrogênio dissolvido. Esta interferência de deslizamento pode ser devido a uma maior concentração de hidrogênio perto dos microvazios e locais de deslocamento.

A fragilização por hidrogênio tende a ocorrer em regiões concentradas de tensão. Além disso, a maior concentração de hidrogênio aumenta as chances de fragilização por hidrogênio. Alguns ppm de gás absorvido podem ser suficientes para induzir rachaduras. Geralmente, a tendência para o cracking de hidrogênio diminui com o aumento da temperatura.

A diferença entre trincas por corrosão sob tensão e fragilização por hidrogênio

A trinca por corrosão sob tensão (SCC) e a fragilização por hidrogênio diferem em suas respostas à corrente aplicada e ao modo de trinca. Se a corrente aplicada torna a amostra mais anódica e acelera a trinca, é um caso de trinca por corrosão sob tensão. Aqui, o processo de dissolução anódica contribui para o progresso das trincas. Da mesma forma, se a corrente aplicada aumentar a taxa de evolução do hidrogênio, esses casos são considerados fragilização por hidrogênio. (Leia sobre SCC no artigo O que causa trincas por corrosão sob tensão em tubos?) Veja como evitar trincas por corrosão sob tensão e fragilização por hidrogênio:

Redução da taxa de corrosão
A corrosão do metal leva à evolução do hidrogênio. Portanto, reduzir a taxa de corrosão diminui a taxa de evolução do hidrogênio.

Cozimento
Uma maneira comum de remover o hidrogênio dos aços é queimá-los a temperaturas relativamente baixas. A fragilização por hidrogênio é um processo quase reversível para o aço. Em outras palavras, as propriedades dos aços tratados são próximas às do aço livre de hidrogênio.

Alteração das condições do revestimento
A escolha cuidadosa dos banhos de revestimento e o controle do fluxo de revestimento são muito importantes. Se a galvanoplastia for realizada sob condições de evolução de hidrogênio, o resultado é a fragilização por hidrogênio e depósitos ruins.

soldagem adequada
Condições secas devem ser mantidas durante a soldagem, pois a água e os vapores de água são uma fonte de hidrogênio. Varetas de solda com baixo teor de hidrogênio devem ser usadas se os materiais forem suscetíveis à fragilização por hidrogênio.

substituição de liga
Aços de resistência muito alta são mais propensos à fragilização por hidrogênio. A liga com molibdênio e níquel reduz a suscetibilidade.

A etapa mais básica no controle dos danos causados ​​pelo hidrogênio é inspecionar cuidadosamente as fontes potenciais de hidrogênio e reduzi-las.

Go up