高温水素腐食（HTHA）は、高温水素腐食またはメタン反応とも呼ばれ、製油所、石油化学施設、その他の化学施設、場合によっては高圧蒸気ボイラーなど、水素を多く含む雰囲気下で高温（通常400℃（752℉）以上）で稼働する鋼材に生じる問題です。水素脆化と混同しないでください。[1]
鋼が高温の水素にさらされると、高温によって水素分子が解離し、個々の拡散性原子として合金中に拡散します。損傷には2つの段階があります。
- まず、鋼中の溶解炭素が表面の水素と反応し、メタンとなってガス中に放出されます。これにより表面の脱炭が起こり、表面の強度が低下します。当初は損傷は目に見えません。
- 第二に、溶解炭素濃度の低下は、鋼中の炭化物を溶解させる駆動力を生み出します。これは鋼の深部における強度低下につながり、より深刻な問題となります。同時に、一部の水素原子は鋼中に拡散し、炭素と結合して、粒界や欠陥などの内部表面に微小なメタンポケットを形成します。このメタンガスは金属外に拡散することができず、高圧下で空隙に蓄積し、鋼に亀裂を引き起こします。この炭素の選択的浸出は、強度と延性のより深刻な低下をもたらします。[2] [3]
HTHAは、クロムやモリブデンなどの他の合金元素を含む炭化物が鉄炭化物よりも安定している、異なる鋼合金を使用することで管理できます。 [4]表面の酸化物層は水素によってすぐに還元されて水蒸気を形成する ため、保護としては効果がありません。
鋼製部品の後期段階の損傷は超音波検査で確認することができ、メタン圧力によって生じた大きな欠陥を検出することができます。[5] [4]応力を受けた部品のこれらの大きな欠陥は、通常、使用中の故障の原因となります。高温の可燃性水素ガスが急速に漏れ出すため、通常は壊滅的な結果となります。
参照
参考文献
- ^ TWI – The Welding Institute. 「高温水素腐食（HTHA）／高温水素腐食とは何か？」TWI – The Welding Institute . 2020年12月16日閲覧。
- ^ 「米国化学安全委員会（CSB）によるテソロ製油所の産業事故に関する調査」TWI – The Welding Institute . 2020年12月18日閲覧。
- ^ 「高温水素攻撃」. Science Direct . 2020年12月18日閲覧。
- ^ ab Roy, Anup. 「高温水素攻撃（HTHA）/ホット水素攻撃」。スイス再保険。2021年1月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年12月18日閲覧。
- ^ “高温水素攻撃（HTHA）”. Sonatest . 2021年1月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年12月18日閲覧。
