Ataque de Hidrogênio a Alta Temperatura (HTHA).

Em inglês High-temperature Hydrogen Attack (HTHA). Esse mecanismo de corrosão em alta temperatura promove a perda de resistência e ductilidade do aço por meio de reação em alta temperatura do hidrogênio absorvido pelo carbono livre do aço resultando na descarbonetação e fissuras internas. Ou seja, devido a remoção do carbono a alta temperatura, há uma diminuição da dureza superficial (superfície de contato com a temperatura elevada, pobre em carbono), facilitando a ocorrência de trincamento por metanização (H+C).

É interessante observar que estes dois processos podem estar associados (descarbonetação + HTHA), porém muitos consideram como um só mecanismo sendo utilizado os dois termos para os mesmos. Mas deve-se também atentar que a API RP 571-2011 descreve estes dois mecanismos separadamente, isto quer dizer que um processo pode ocorrer independente do outro, assim devemos considerá-los como mecanismos associados. No caso do HTHA, a presença do hidrogênio é o elemento importante para a descarbonetação (ambos são mecanismos de corrosão em alta temperatura).

Micrografia mostrando trinca intergranular causada pelo HTHA
em um aço carbono com 0,5 Mo.

MECANISMO

O hidrogênio atômico difunde-se no aço (formado no processo de corrosão por dissociação do hidrogênio molecular em fluidos em contato com a superfície do aço). No contorno de grãos, imperfeições do cristal, inclusões, descontinuidades e outros defeitos corroboram com o hidrogênio atômico que reage com o carbono dissolvido ou com os carbetos de metal, formando o metano:

Devido à acumulação gás metano nos interstícios do aço, causa uma pressão que resultam na formação de trincas intergranulares, fissuras e bolhas, frequentemente estendendo-se até a superfície do aço. Além disso, o processo de descarbonetação leva a perda de carbono do aço e, consequentemente, uma redução na resistência a tração e um aumento da ductilidade e na taxa de fluência.

Curiosamente, o processo inverso, carbonetação, pode ocorrer também em misturas de hidrogênio em hidrocarbonetos em operações de refinação de petróleo.

Com o intuito de reduzir o ataque do hidrogênio aos equipamentos industriais em alta temperatura o gráfico abaixo, conhecido como a Curvas de Nelson, é largamente utilizado:

CURVAS DE NELSON
(click no gráfico para ampliar)

As Curvas de Nelson são comumente usados para selecionar os vários tipos de aços e os limites operacionais de segurança de temperatura e pressão parcial do hidrogênio.

PREVENÇÃO

Para atenuar e até mesmo evitar o ataque do hidrogênio a alta temperatura, bem como a descarbonetação e as fissuras consequentes desses mecanismos, adotam-se algumas ações como:

• Evitar o emprego de aços com alto teor de carbono;
• Utilizar aços alta ligas quando possível;
• Seguir os limites operacionais de segurança definidos nas Curvas de Nelson;
• Empregar uma margem de segurança de 30°C quando se utilizar  as Curvas de Nelson.

OBSERVAÇÃO IMPORTANTE:

Entretanto, é extremamente importante ler o Caso 071 deste BLOG onde há uma série de observações criticando e descartando o uso das  CURVAS DE NELSON com base em acidentes anteriores.

Fonte:

API RP 571-2011

www.corrosionclinic.com

Explanação e anotações das aulas do professor Luiz Antonio Bereta na disciplina 

Causas de Deterioração de Equipamentos, da Equipe de Formação Industrial – EFI / SINDIPETRO-LP.