Wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC)

  • Wasserstoffinduzierte Rissbildung in Raffinerien und petrochemischen Anlagen

Wasserstoffinduzierte Rissbildung (Hydrogen Induced Cracking, HIC) ist ein Schadensmechanismus, der typischerweise in Raffinerien und petrochemischen Anlagen vorkommt, der durch Eindringen und Diffusion von atomarem Wasserstoff in die innere Struktur von Stahl verursacht wird, welcher sich an Einschlüsse in molekularen Wasserstoff umwandelt. Hierdurch entstehen erst Dopplungen, und im weiteren Verlauf des Schadensmechanismus können sich Terrassenrisse bilden. HIC kann bei relativ niedrigen Temperaturen (<150 C°) auftreten. Die Schädigung ist meist kumulativ und kann sich in verschiedenen Arten wie Blasenbildung, Terrassenrissen oder spannungsorientierter Rissbildung manifestieren.

Daher ist die qualitative und quantitative Bewertung der strukturellen Integrität von Behältern, die möglicherweise Schäden durch Wasserstoff erleiden, sowohl aus sicherheitstechnischer, ökologischer als auch finanzieller Sicht von großer Bedeutung.

Einsatz von Ultraschallprüfungen mit manuellen und automatisierten Systemen

GMA wendet effektive Prüfmethoden an, die eine Detektion von Laminierungen und Terrassenrissen auf der Grundlage von HIC ermöglichen.

Um Dopplung im Material zu identifizieren, setzen wir unser automatisiertes Large Structure Inspection (LSI) System ein oder nutzen Ultraschall Phased Array (PAUT), wenn es sich um kleinere Flächen handelt.

LSI ist ein schnelles, automatisches sowie programmier- und konfigurierbares Ultraschall-Prüfsystem, das 100%-ige Scanbilder der internen Materialstruktur von Stahlwänden der Druckbehälter und Wärmetauscher erstellt. Auch PAUT generiert 100%-ige Scanbilder der internen Struktur von Stahlwänden dieser Anlagen.

Durch den Einsatz dieser Prüfmethoden, können auch großflächige Bereiche extrem schnell gescannt werden. Typische Dopplungen sowie eine eindeutige Darstellung der Befunde, sind in folgenden Abbildungen zu sehen.

Total Focusing Method (TFM)

Um das Vorhandensein von Terrassenrissen festzustellen, wird die s.g. TFM Methode eingesetzt. Die bei TFM verwendeten kleinen Elemente erzeugen ein stark divergentes Signal und „sehen“ damit gewissermaßen in alle Richtungen. Dadurch können auch die Schräglagen erfasst werden. Dank dieser Anwendung kann ein Bild der existierenden Risse erstellt und ihre Größe in mm ermittelt werden. Die Methode ist schnell und bietet höchstmögliche Zuverlässigkeit der Befunde hinsichtlich der Detektion und Vermessung von Terrassenrissen (siehe Bild links).

Die so entstandenen Daten, können entweder numerisch oder in Form von farbcodierten Bildern erstellt werden (s. Bild rechts).

Mittels integrierter Position Bestimmung der Anzeigen von Dopplungen und Terrassenrissen, samt ihren geometrischen Formen, ist es uns möglich, den allgemeinen Zustand der internen Wandstruktur zu ermitteln und die Existenz von HIC-Stellen und deren Ausmaß zu definieren. Diese Befunde können für die Fitness For Service Analyse (FFP) verwendet werden.

Vorteile:

Durch Anwendung unserer Prüfmethoden können sehr effektiv, detaillierte qualitative und quantitative Informationen schnell extrahiert werden, so dass die Früherkennung und das Schadenswachstum von HIC im Detail ermöglicht wird.

Aufgrund der hohen Detektionswahrscheinlichkeit und der Möglichkeiten zur genauen Fehlergrößenbestimmung können auch exakte Vergleiche von Wiederholungsmessungen durchgeführt werden. Diese bewerten das potenzielle Schadenswachstum und liefern Informationen über die Degradationsrate der beschädigten Geräte sowie Fitness-for-Service (FFS)-Bewertungen dieser Hochrisikobereiche.

Damit werden große Risiken, die zu Ausfällen führen können, stark gemindert, wenn Überwachungsprogramme entweder als eigenständige oder als Teil eines größeren Inspektionsschemas zum Einsatz kommen.