Fracture

Nứt mỏi

Nứt do mỏi hay Fatigue Crack là một trong những cơ chế gây hư hỏng chính của các vật liệu công nghiệp. Sự kết hợp của ứng suất tuần hoàn và ứng suất cắt nhiệt độ, quá tải, kết cấu luyện kim và ứng suất dư dẫn đến nứt do mỏi. Quá trình nứt xảy ra theo ba giai đoạn: 1) bắt đầu nứt, 2) nứt phát triển ổn định, 3) đứt gãy nhanh chóng. Dấu hiệu của một vết đứt gãy sắp xảy khó quan sát được bằng mắt thường làm cho nứt mỏi trở nên nguy hiểm.

Nứt do ăn mòn dưới ứng suất

Nứt do ăn mòn dưới ứng suất (SCC) có thể dẫn đến hỏng hóc không mong muốn của các hợp kim do ứng suất kéo thường xuyên ở nhiệt độ cao hơn. Vết nứt hình thành và phát triển trong môi trường ăn mòn và có tính đặc hiệu cao về mặt hóa học. Cơ chế nứt do ăn mòn ứng suất có thể có nhiều dạng khác nhau, chẳng hạn như SCC giữa các hạt, SCC xuyên hạt, hoặc SCC giữa các hạt. Loại nứt này thường tiến triển nhanh chóng và có thể tác động đến vật liệu theo nhiều cách khác nhau, từ nứt thông thường đến hỏng hóc nghiêm trọng. Nứt dạng này thường hay xuất hiện xung quanh vùng mối hàn, vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) và vật liệu cơ bản trong bồn chứa, thiết bị áp lực và các đường ống kỹ thuật.

Nứt H2S trong môi trường ẩm ướt

Môi trường có nhiều hydro sunfua kết hợp với khí hậu ẩm ướt như trong các nhà máy lọc dầu thường gây ra nứt trên vật liệu thép cacbon. Vết nứt do H2S có thể hình thành mà không có các dấu hiệu cảnh báo và cần sử dụng kỹ thuật NDT tiên tiến để phát hiện.

Nứt do xâm thực hydro

Quá trình nứt do hydro (HIC) là hiện tượng nứt do H2S trong môi trường ẩm trong thép dưới dạng các vết phồng rộp hoặc vết nứt gây bong tróc và tách lớp. HIC là một cơ chế gây suy thoái vật liệu phổ biến trong ngành công nghiệp dầu khí. Nhiều kỹ thuật NDT tập trung vào việc xác định, đo lường và theo dõi HIC, nhưng nhìn chung PAUT and TFM là kỹ thuật hiệu quả và thường được sử dụng.

Nứt gãy do hydro có định hướng ứng suất

Vết nứt do hydro do ứng suất định hướng (SOHIC) bao gồm các vết nứt phồng rộp được nối với nhau theo hướng chiều dày do cơ chế nứt phân cắt xuyên hạt. Quá trình này nghiêm trọng hơn HIC vì nó làm giảm đáng kể khả năng chịu tải của vật liệu.

Chảy rão vật liệu (creep damage)

Creep hay chảy rão vật liệu là một loại biến dạng phụ thuộc thời gian ở nhiệt độ cao và ứng suất không đổi. Vật liệu, nhiệt độ và ứng suất vận hành thực tế sẽ quyết định hoặc xác định nhiệt độ bắt đầu xảy ra hiện tượng này.

Vòng đời sử dụng của các bộ phận nhiệt độ cao trong nồi hơi (ví dụ: ống bộ quá nhiệt và boiler và các đầu nối) thường là do hỏng hóc do cơ chế dão hoặc vỡ do ứng suất. Nguyên nhân gốc rễ cũng có thể không phải là do nhiệt độ cao, vì sự ăn mòn hoặc xói mòn có thể làm giảm độ dày của tường làm các hỏng hóc do chảy rão xảy ra sớm hơn dự kiến.

TFM hỗ trợ hình ảnh liên kết pha (PCI) vượt trội trong việc xác định các khuyết tật cực kỳ nhỏ hoặc theo hướng có phản ứng biên độ kém với PAUT hoặc TFM tiêu chuẩn. So sánh hình ảnh TFM thường (nền xanh lam), khó phân biệt giữa nhiễu vật liệu với hư hại do chảy rão và PCI (nền xám) phân biệt hư hại với nhiễu một cách rất rõ ràng.

• Đầu dò chuyên kiểm tra phát hiện sớm HTHA

Nứt do xâm thực Hydro ở nhiệt độ cao

Tấn công hydro ở nhiệt độ cao (HTHA), còn được gọi là tấn công hydro nóng, là một vấn đề liên quan đến thép hoạt động ở nhiệt độ cao (thường trên 400° C) trong môi trường có tồn tại hydro, trong nhà máy lọc dầu, hóa dầu và các cơ sở hóa học khác hoặc khi có hơi nước áp suất cao trong nồi hơi. Không nên nhầm lẫn với sự hấp thụ hydro hoặc các hình thức gây hại do hydro ở nhiệt độ thấp khác.

HTHA là kết quả của quá trình phân ly hydro và hòa tan trong thép, sau đó phản ứng với carbon trong trong thép để tạo thành khí metan. Điều này có thể dẫn đến sự oxy hóa dưới bề mặt, khi phản ứng chủ yếu xảy ra ở bề mặt và hút carbon từ vật liệu, hoặc quá trình khử khi hydro nguyên tử xâm nhập vào vật liệu và phản ứng với carbon tạo thành khí metan, tích tụ ở ranh giới hạt và / hoặc kết tủa và không thể khuếch tán ra khỏi thép. Điều này gây ra các vết nứt điển hình của HTHA. 

HTHA có thể dẫn đến hỏng hóc các thiết bị quan trọng bao gồm bộ trao đổi nhiệt, đường ống, Weld và thiết bị xúc tác.

Nứt bẻ nhánh

Một vấn đề trong cơ học đứt gãy, các vết nứt phân nhánh xảy ra khi vật liệu chịu cường độ ứng suất tới hạn liên tục làm các nhánh nứt xuất hiện do sự đứt gãy và không ổn định của vật liệu giòn hay đang có SCC.

Vết nứt quá nhiệt

Nứt quá nhiệt hay Thermal Crack là kết quả của dải nhiệt độ thay đổi quá mức. Ví dụ, các vết nứt dạng này có thể được tìm thấy trong các đường ống của hệ thống làm mát. Trong công nghiệp sản xuất điện, nứt do mỏi nhiệt có thể do các điều kiện vận hành cụ thể.