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HTHA 是氫原子擴(kuò)散到鋼中并與微觀組織中的碳化物發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果。 

在臨氫條件下，吸附在鋼表面的分子氫通過金屬晶格和晶界向鋼內(nèi)擴(kuò)散， 使鋼嚴(yán)重脫碳產(chǎn)生沿晶腐蝕裂紋，力學(xué)性能下降。 這種腐蝕速度取決于溫度、 氫分壓、 加熱時(shí)間、 鋼的含碳量和合金元素等因素。 

有2種反應(yīng)和 HTHA 相關(guān)， 一個(gè)是氫分子 （H2） 分解成能在鋼中擴(kuò)散的氫原子 （H），第二個(gè)反應(yīng)發(fā)生在原子氫和金屬碳化物之間， 4H + MC==CH4+ M。

對鋼材的破壞也有2種形式， 一是因甲烷氣體在碳化物基體界面上積聚， 形成了很高的局部應(yīng)力， 而產(chǎn)生內(nèi)部脫碳和裂紋或鼓包， 其力學(xué)性能發(fā)生顯著的劣化； 

二是原子氫和鋼材表面或臨近表面的碳化物發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的表面脫碳， 在該表面甲烷氣體可溢出而不會形成裂縫。 內(nèi)部裂縫一般可在碳鋼、 C-0.5Mo鋼和高氫分壓下的Cr-Mo鋼中觀察到， 而表面脫碳在高溫和低的氫分壓下的Cr-Mo鋼中更普遍。 增加鋼中合金的Cr、 Mo元素， 碳化物的穩(wěn)定性提高， 可減緩 HTHA。

鋼的抗氫腐蝕性能與鋼的顯微組織也有密切關(guān)系。 所以， 壓力容器的制造和熱處理制度對設(shè)備的抗 HTHA 性能影響也很大， 對于淬火狀態(tài)， 只需經(jīng)很短時(shí)間加熱就出現(xiàn)了氫腐蝕， 但進(jìn)行回火處理， 且回火溫度越高， 由于形成穩(wěn)定了的碳化物， 抗氫腐蝕性能也得到改善。 

另外， 對于在臨氫環(huán)境下使用的鉻-鉬鋼設(shè)備， 進(jìn)行焊后熱處理同樣具有提高抗氫腐蝕能力的效果。 試驗(yàn)證明， 2.25Cr-1Mo鋼焊縫若不進(jìn)行焊后熱處理， 則發(fā)生氫腐蝕的溫度將比納爾遜 （Nelson） 曲線表示的溫度低100℃以上。

在高溫氫腐蝕中， 在高溫氫氣中材料的蠕變強(qiáng)度會下降。 特別是由于二次應(yīng)力 （如熱應(yīng)力或由冷作加工所引起的應(yīng)力） 的存在會加速高溫氫腐蝕。 當(dāng)沒有變形時(shí)， 氫腐蝕具有較長的 “孕育期”； 隨著冷變形量的增大， “孕育期” 逐漸縮短， 當(dāng)變形量達(dá)到一定程度時(shí)， 則無論在任何試驗(yàn)溫度下都無 “孕育期”， 只要暴露到此條件的氫氣中， 裂紋立刻就發(fā)生。

高溫高壓氫環(huán)境下的設(shè)備選材是按照 “納爾遜 （Nelson） 曲線” 來選擇的。該曲線是本推薦準(zhǔn)則中所列的臨氫作業(yè)用鋼防止脫碳和開裂的操作極限， 在溫度和氫分壓范圍， 這些鋼已經(jīng)得到成功應(yīng)用而沒有因 HTHA 造成的破壞。 

材料默認(rèn)為退火狀態(tài)， 不能用于含 As、 Sb、 Sn和 P等高含量混入元素的鋼， 如懷疑高含量混入元素， 則臨界Pv 系數(shù)應(yīng)降低， 對于高含量的混入元素的鋼的熔煉爐次， 臨界Pv 系數(shù)可低至0.25。

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