Hvordan defineres flytende metallsprøhet?

Det er en forringelsesmekanisme som påvirker industrielt utstyr når det fungerer i nærvær av væsker som kan inneholde smeltede metaller og visualiseres i form av en sprekk som angriper legeringer spesifikk.

Sitat (APA)

Candela Rocío Barbisan | august 2022
Kjemisk ingeniør

Visse legeringer påvirkes av visse metaller med lavt smeltepunkt som sink, kvikksølv, kadmium, bly, kobber og tinn. Det skal bemerkes at ved svært lave konsentrasjoner av disse metallene som kommer i kontakt med følsomme materialer, dannes det sprekker som fremmer sprekken. Disse metallene kan komme enten fra arbeidsvæsken (utenfor materialet) eller fra selve materialet, som i tilfellet med bly i en stål blyfri maskinering. Her spilles en grunnleggende rolle temperatur, siden for sprøhet oppstår pga metall I væske er ikke bare konsentrasjonen av metallet viktig, men også temperaturen.

Materialer og forhold

De mest berørte materialene, definert av API 571, er karbonstål, rustfritt stål og aluminiumslegeringer. Imidlertid har NACE-studier oppdaget høyere følsomhet i aluminiumslegeringer. Og det kan nevnes som hovedregel (selv om det finnes unntak) at følgende kombinasjoner kan være kritiske: serier 300 rustfrie stål med sink, kobberlegeringer med kvikksølv, 400 legeringer med kvikksølv og aluminiumslegeringer med Merkur.

Hvis vi ser på historien til olje- og gassdrift i verden, vil vi finne noen katastrofer forårsaket av dette trussel. Historisk sett er det en forringelsesmekanisme som angriper kryogene gassanlegg, når flytende kvikksølv kondenserer fra prosessgassen. I 2004, i Algerie, forårsaket en eksplosjon 27 menneskers død og 74 personer ble skadet på grunn av feil på en varmeveksler på grunn av tilstedeværelsen av flytende kvikksølv i gassen.

Vanligvis er varmevekslere av denne typen (plate) designet med 5083 og 3003 serier aluminiumslegeringer, platene innvendig (av 3003 legeringer) er ikke særlig utsatt for denne skademekanismen, men i den ytre strukturen til veksleren, sprøhet

Vel, hvor kommer kvikksølv fra? I gass- og oljeproduserende brønner kan vi finne kvikksølv, vi kan også finne det i form av du går ut eller som en del av forskjellige organiske forbindelser. Trippelpunktet for kvikksølv er kjent for å være -39°C, siden temperaturen på utdrag av gass er over trippelpunktet, vil den være i flytende eller gassform.

I disse tilfellene er det som skjer på grunn av fjerningen av det beskyttende laget som beskytter overflaten, aluminiumoksid. Dette laget fjernes ved termisk og mekanisk påkjenning eller slitasje. Aluminium og dets legeringer mister duktilitet når det er "vått" av visse flytende metaller, og blir utsatt for sprøhet.

Det karakteristiske ved denne mekanismen er at amalgamering kan skje, det vil si dannelse av amalgamer. Når metallet kommer i kontakt med overflaten av legeringen (når det beskyttende laget er fjernet), dannes amalgamer fortrinnsvis i sveiser, noe som fører til tap av utholdenhet mekanikk i dem. På den annen side kan det oppstå korrosjon i disse amalgamene. Når amalgam dannes i nærvær av fuktighet, sies det å eksistere amalgamkorrosjon, siden Hovedforskjellen med sammenslåing er at den, ettersom den krever vann, forplanter seg med lavere konsentrasjoner av kvikksølv.

Når sammenslåing skjer ved korngrensene, etterfulgt av en brudd på grunn av påførte eller restspenninger har vi å gjøre med sprekker i flytende metall. I disse tilfellene er tilstedeværelsen av vann ikke nødvendig for å gi opphav til mekanismen.

I motsetning til andre mekanismer, akselereres dette når det gjelder sprekkforplantning og de lave spenningene som er nødvendige for å generere den. og det er kjent at så lave konsentrasjoner som 0,1 µg/Nm3 kan være tilstrekkelig til å forårsake skade på aluminiumslegeringer som f.eks. nevnt.