Historia
Em 1949, Nelson reuniu e racionalizou uma série de observações experimentais em diferentes aços. No diagrama de Nelson, os limites são colocados em um gráfico de pressão parcial temperatura/hidrogênio, que delineia a região de uso seguro para aços carbono, aços 1.25Cr-0.5Mo, etc. Este diagrama foi atualizado várias vezes pelo American Petroleum Institute (API) e publicado na prática recomendada 941 da API.
Mais recentemente, modelos analíticos têm sido utilizados para predizer a cinética da HTHA com algum sucesso (Shih, 1982 e Parthasarathy, 1985).
Há uma preocupação crescente de que as curvas de Nelson podem não ser relevantes para os aços mais novos que estão sendo usados no serviço de hidrogênio de alta temperatura, ou podem ser excessivamente conservadoras, e há tendências crescentes para a inspeção baseada em risco de itens no serviço de hidrogênio quente.
Ataque de Hidrogênio de Alta Altura – HTHA
Serviço de hidrogénio a temperaturas e pressões elevadas. O hidrogênio reage com carbonetos no aço para formar o metano (CH4) que não pode difundir através do aço. A perda de carboneto causa um loos total na força. A pressão do metano acumula-se e a descarburação pode ocorrer perto da superfície e T.W, e combinar com o estresse levará a microfissuras que podem se combinar para formar rachaduras no estágio final. Com o tempo, estes danos podem conduzir a uma falha catastrófica de unidades típicas, tais como:
– Reformadores catalíticos (CCR e cíclicos)
– Hidrotratamento (dessulfuração do hidrogénio e hidrocraqueamento)
– Unidades de isomerização (Butamer e outras)
– Plantas de amônia
– Reformadores de hidrogênio.
Há duas reações associadas com HTHA. Primeiro a molécula de hidrogênio, H2, deve se dissociar para formar hidrogênio atômico, H, que pode então difundir através do aço.
𝐻2 ⇔ 2H – Dissociação do hidrogénio.
A reação para formar hidrogênio atômico ocorre mais facilmente em temperaturas mais altas e pressões parciais de hidrogênio mais altas. Como resultado, como a temperatura e a pressão parcial de hidrogênio são aumentadas, a força motriz para HTHA aumenta. A segunda reação que ocorre é entre o hidrogênio atômico e os carbonetos metálicos.
4H + MC ⇔ 𝐶𝐻4+ M
Os danos causados pela HTHA podem manifestar-se de três formas diferentes:
1. Descarburação superficial da reacção atómica hidrogénio com carbonetos à superfície ou perto da o gás metano pode escapar sem causar fissuras; A descarburação superficial é mais comumente observada em Aços Cr-Mo em temperaturas mais altas e pressões parciais de hidrogênio mais baixas.
2. Descarburação e fissuração internas do acumulação de metanegas na matriz de metal duro interface; rachadura interna é mais tipicamente observada em aço carbono, aços C-0.5Mo e aços Cr-Mo a altas pressões parciais de hidrogênio.
3. Fissuras em zonas afetadas pelo calor ou linhas de fusão de soldas. O ataque de hidrogênio de alta temperatura (HTHA) afeta carbono e aços de baixa liga, mas é mais comumente encontrado em aço carbono e aço carbono-1/2 Mo que é operando acima de seus limites correspondentes da curva de Nelson. Áreas de preocupação para HTHA – áreas que são mais quentes, muitas vezes perto do bocal da tomada do equipamento catalítico ou da entrada bocal de um trocador que está esfriando o processo.
As soldas sofrem frequentemente da degradação de HTHA também.
