Wysokotemperaturowy atak wodorowy (HTHA)

 

W przemyśle energetycznym, chemicznym i rafineryjnym występują różne mechanizmy degradacji materiałów, które zmniejszają żywotność zasobów przedsiębiorstwa.

Jednym z nich jest degradacja wodorowa, która może pojawić się w instalacjach na skutek wysokich temperatur, ciśnień oraz zawartości węgla w stali.

Korozja wodorowa może pojawić się nagle i trwale oraz znacząco obniżyć wytrzymałość materiału.

W celu potwierdzenia lub wyeliminowania zjawiska HTHA eksperci DEKRA prowadzą ultradźwiękowe badania korozji wodorowej.

 

 

Metody diagnostyczne wykorzystywane w detekcji HTHA

 

Ponieważ zjawisko HTHA powstaje wewnątrz materiału, tradycyjne metody badawcze wykrywające korozję lub pocienienie ścianek, nie są skuteczne w jego diagnozowaniu.

Aby zlokalizować zjawisko HTHA, należy zastosować minimum 2 metody badawcze spośród kilku opisanych przez American Petroleum Institute (API). Większość metod badawczych to metody ultradźwiękowe.

Poniżej kilka przykładów metod diagnostyki HTHA stosowanych przez DEKRA:

 

 

• Advanced Ultrasonic Backscattering Technique (AUBT)

AUBT to metoda wstecznego rozproszenia fali ultradźwiękowej, polegająca na wstecznym odbiciu fali pierwotnej od powierzchni zdegradowanej występującej na granicach ziaren. Fala odbita podąża w kierunku przeciwnym do fali pierwotnej informując o zmianach w materiale.

Metoda AUBT służy:

• badaniu podpowierzchniowych zmian w mikrostrukturze materiału,
• określeniu wielkości i lokalizacji degradacji.

Wynik badania porównuje się z próbką referencyjną tego samego materiału, w której nie występuje zjawisko HTHA.

 

 

• Time of Flight Diffraction (TOFD)

Metoda TOFD wykorzystuje fale ultradźwiękowe podłużne i jest wykorzystywana między innymi do badania korozji wodorowej.

Metoda TOFD pozwala na:

• dokładne spozycjonowanie i zwymiarowanie pęknięć wewnątrz materiałów oraz na spoinach,
• duży obszar pokrycia w trakcie badania.

TOFD jest często stosowana w zestawianiu z innymi metodami, np. Phased Array.

 

 

• Phased Array Ultrasonic (PAUT)

Podczas badania PAUT wykorzystywane są ultradźwiękowe głowice wieloprzetwornikowe, które umożliwiają:

• wykrycie zmian wewnątrz materiału,
• ocenę wielkości defektu.

 

Połączenie metody PAUT i TOFD może być bardzo efektywnym rozwiązaniem w detekcji zjawiska HTHA.

 

• Velocity Ratio

Metoda Velocity Ratio polega na pomiarze prędkości ultradźwiękowej fali podłużnej i fali poprzecznej w materiale badanym, oraz porównaniu ich z wynikami badań w materiale referencyjnym.

Obliczany jest iloraz prędkości fali poprzecznej i podłużnej (vs/vl), który w normalnych warunkach wynosi 0,54 i wzrasta w materiale z HTHA. Jeśli wartość przekracza 0,55, wówczas do analizy używa się algorytmu obliczającego szybką transformatę Fouriera (FFT).

 

 

• Pomiar tłumienia echa

Pomiar tłumienia echa polega na pomiarze tłumienia echa podłużnej fali ultradźwiękowej w materiale badanym oraz w materiale referencyjnym. Występowanie HTHA powoduje większe tłumienie fali ultradźwiękowej.

Metoda jest łatwa i tania w użyciu, jednak powinna być stosowana jako uzupełnienie którejś z wyżej wymienionych metod.  

• Repliki metalograficzne

Eksperci DEKRA rekomendują metodę replik metalograficznych do detekcji zmian w mikrostrukturze materiału badanego.

Jest to metoda szybka i niedroga, wspierająca inne badania nieniszczące.