Ataque con hidrógeno a alta temperatura

Problema de ingeniería relacionado con el acero

El ataque de hidrógeno a alta temperatura (HTHA) , también llamado ataque de hidrógeno caliente o reacción de metano , es un problema que afecta a los aceros que operan a temperaturas elevadas (normalmente por encima de los 400 °C (752 °F)) en atmósferas ricas en hidrógeno, como refinerías , instalaciones petroquímicas y otras instalaciones químicas y, posiblemente, calderas de vapor de alta presión . No debe confundirse con la fragilización por hidrógeno . ^[1]

Si un acero se expone a hidrógeno muy caliente , la temperatura elevada permite que las moléculas de hidrógeno se disocien y se difundan en la aleación como átomos individuales difusibles . El daño tiene dos etapas:

1. En primer lugar, el carbono disuelto en el acero reacciona con el hidrógeno de la superficie y se libera en forma de gas metano. Esto provoca una descarburación superficial y una pérdida de resistencia en la superficie. Al principio, el daño no es visible.
2. En segundo lugar, la reducción de la concentración de carbono disuelto crea una fuerza impulsora que disuelve los carburos del acero. Esto conduce a una pérdida de resistencia en las capas más profundas del acero y es más grave. Al mismo tiempo, algunos átomos de hidrógeno se difunden en el acero y se combinan con el carbono para formar pequeñas bolsas de metano en las superficies internas, como los límites de grano y los defectos. Este gas metano no puede difundirse fuera del metal y se acumula en los huecos a alta presión e inicia grietas en el acero. Esta lixiviación selectiva del carbono es una pérdida más grave de resistencia y ductilidad. ^{[2] [3]}

La HTHA se puede controlar utilizando una aleación de acero diferente, una en la que los carburos con otros elementos de aleación, como el cromo y el molibdeno , sean más estables que los carburos de hierro . ^{[4] Las capas} de óxido superficial son ineficaces como protección, ya que el hidrógeno las reduce inmediatamente y forma vapor de agua.

Los daños posteriores en el componente de acero se pueden ver mediante un examen ultrasónico, que detecta los grandes defectos creados por la presión del metano. ^{[5] [4]} Estos grandes defectos en un componente estresado suelen ser la causa de una falla en el servicio, que suele ser catastrófica ya que el gas hidrógeno inflamable caliente se escapa rápidamente.

Véase también

• Desastre de la refinería Tesoro Anacortes en 2010
• Ingeniería de corrosión
• Fragilización por hidrógeno
• Seguridad del hidrógeno

Referencias

1. TWI – The Welding Institute. "¿Qué es el ataque con hidrógeno a alta temperatura (HTHA)/ataque con hidrógeno caliente?". TWI – The Welding Institute . Consultado el 16 de diciembre de 2020 .
2. "Investigación de la Junta de Seguridad Química (CSB) de Estados Unidos sobre el accidente industrial de la refinería Tesoro". TWI – The Welding Institute . Consultado el 18 de diciembre de 2020 .
3. "Ataque con hidrógeno a alta temperatura". Science Direct . Consultado el 18 de diciembre de 2020 .
4. Roy, Anup. "Ataque con hidrógeno a alta temperatura (HTHA) / ataque con hidrógeno caliente". Swiss re. Archivado desde el original el 2021-01-16 . Consultado el 2020-12-18 .
5. "Ataque de hidrógeno a alta temperatura (HTHA)". Sonatest . Archivado desde el original el 16 de enero de 2021 . Consultado el 18 de diciembre de 2020 .