1. Exposición al hidrógeno en entornos de servicio
1.1 Gas amargo: reacción de H₂S-hidrógeno impulsado
La absorción de hidrógeno en tuberías soldadas a menudo se acelera exponencialmente en entornos ácidos ricos en H₂S-. El H₂S se descompone en la superficie del acero, formando hidrógeno atómico que se difunde rápidamente en las costuras de soldadura longitudinales.
1.2 Corrosión y Generación de Hidrógeno
La corrosión húmeda forma H en las superficies de acero mediante reducción electroquímica. Por lo tanto, la exposición a la corrosión a largo plazo-es una fuente constante de hidrógeno en las tuberías de servicio de productos LSAW.
1.3 Protección catódica-Carga de hidrógeno inducida
Aunque la protección catódica reduce las tasas de corrosión, simultáneamente produce hidrógeno en las superficies de acero a través de la reducción - irónicamente se convierte en una fuente secundaria de "carga" de hidrógeno para la dirección de la costura soldada LSAW.
Tabla 1: Medio ambiente versus velocidad de ingreso de hidrógeno
| Entorno de servicio | Velocidad de entrada de hidrógeno | Región HIC común | Frecuencia de inspección |
|---|---|---|---|
| Gas Natural Dulce | Bajo | Extraño | 2-3 años |
| Línea corrosiva húmeda | Medio | Subsuperficies HAZ | 6 a 12 meses |
| Línea de gas amargo H₂S | muy alto | Raíz de soldadura, fusión | 3 a 6 meses |
| Línea amarga catódica-protegida | Alto | Camino longitudinal de costura | 3 a 6 meses |
Tabla 2: Nivel de protección catódica versus riesgo de hidrógeno
| Potencial de protección | Protección contra la corrosión | Generación de Hidrógeno | Riesgo general de HIC |
|---|---|---|---|
| −0.8 V | Bien | Medio | Medio |
| −1.0 V | Muy bien | Alto | Alto |
| −1.2 V | Sobre-protección | muy alto | muy alto |
2. Morfología de las grietas en el gas amargoLSAWPauta
2.1 Dominio de la raíz de soldadura
2.1.1 Patrones de extensión de grietas de raíz
Las grietas dentro de las líneas LSAW de gas amargo generalmente se originan en las raíces de las soldaduras y se propagan hacia la cara de presión interna debido a la sinergia de tensión del hidrógeno-.
2.1.2 Fallas transversales provocadas por ampollas-
La recombinación del gas hidrógeno a lo largo de inclusiones o vacíos de HAZ puede formar ampollas trans{0}}segmentarias locales, que crean sub-fisuras transversales que luego se vuelven longitudinales bajo tensión de operación de tracción.
2.2 Efecto de la presión local de hidrógeno
Los gasoductos amargos inducen la recombinación del gas hidrógeno dentro de trampas vacías - formando tensiones locales incluso si la tensión de operación del gasoducto por sí sola es moderada.
3. Interacción combinada de estrés-hidrógeno en servicio
3.1 Carga de presión interna + Hidrógeno
El hidrógeno difundido en las costuras longitudinales se combina de manera crítica con la carga de presión del fluido interno dentro del servicio LSAW, lo que provoca una fractura de la costura frágil por cuasi-escisión bajo tensión.
3.2 Carga externa y sinergia de hidrógeno
Las cargas externas del terreno, la tensión residual de la soldadura, la tensión de enterramiento de la tubería o los ciclos de variación de presión permiten fácilmente la sinergia de craqueo asistido por hidrógeno-antes que en las matrices metálicas libres de hidrógeno-.
4. Estrategia de Prevención e Inspección Ambiental
4.1 Recubrimientos para bloquear la entrada de hidrógeno
Los exteriores de las tuberías utilizadas en el transporte de hidrógeno o ácido a menudo reciben FBE o recubrimientos anti-difusión ácido para retardar el ingreso de hidrógeno atómico.
4.2 Consideraciones de inspección para tuberías de hidrógeno
Las mejores prácticas industriales a menudo requieren revisión de grietas mediante escalera ultrasónica- → escaneo de muescas de raíz → verificación de ampollas en el subsuelo HAZ → análisis de muestras de contenido de hidrógeno → cumplimiento de simulación de ciclo de presión para tuberías LSAW enviadas a entornos de hidrógeno o H₂S.
4.3 Expectativas de resultados industriales-a largo plazo
Una vez que se reduce la entrada de hidrógeno a través de los recubrimientos, se equilibra la tensión residual de la soldadura mediante el horneado y se reducen las inclusiones en la etapa de fusión de la placa, la vida útil de las tuberías de servicio mejora enormemente para las cadenas de transporte de hidrógeno - incluso dentro de líneas protegidas contra gases ácidos o catódicas-.
