Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Measurement of the hydrogen diffusion through various steels with and without oxide films

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การวัดการแพร่ของไฮโดรเจนผ่านแผ่นเหล็กที่มีและไม่มีเหล็กออกไซด์

Year (A.D.)

2009

Document Type

Thesis

First Advisor

Thirasak Rirksomboon

Second Advisor

Steward, Frank R

Third Advisor

Justason, Andrew

Faculty/College

The Petroleum and Petrochemical College (วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Petrochemical Technology

DOI

10.58837/CHULA.THE.2009.2245

Abstract

Hydrogen atoms are produced electrochemically when ferrous metal is exposed to high temperature water. The rate of hydrogen produced corresponds to the rate of corrosion which has been designated as Flow Accelerated Corrosion (FAC). In deaerated conditions, the atomic hydrogen enters the metallic lattice interstitially and permeates through the metal and recombines to form hydrogen gas at the outer surface of the metal. Due to the rapid diffusion of hydrogen through the metal at the temperature of interest, the total rate of hydrogen effusion from the metal is an indication of the instantaneous corrosion rate. The Hydrogen Effusion Probe (HEP) is being developed for on-line monitoring of FAC by measuring the through- wall hydrogen effusion. This study was carried out to better understand the fundamental principles of corrosion and transport of hydrogen through carbon steel associated with FAC. The coefficient of hydrogen diffusion in carbon steel was determined at various temperatures and found to obey Arrhenius Law. The effects of surface conditions on hydrogen permeation were studied by treating the surface to form an oxide film and by coating it with platinum in order to elucidate the diffusion barrier of hydrogen atoms and the kinetic barrier at the surface. The surface resistance due to an oxide layer on a carbon steel tube was determined on both the inside and outside of the tube.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

ไฮโดรเจนอะตอมเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกี่ยวกับ อิเล็กตรอนเมื่อพื้นผิวของโลหะเหล็กสัมผัสกับน้ำที่อุณหภูมิสูงโดยอัตราการเกิดขึ้นของไฮโดรเจน อะตอมสัมพันธ์กับอัตราการกัดกร่อนของเหล็กที่เป็นผลมาจากการกัดกร่อนจากความเร็วของของไหลที่ไหลมาสัมผัสกับพื้นผิวของโลหะ (Flow Accelerated Corrosion, FAC) ในระบบของ น้ำที่ปราศจากออกซิเจน ไฮโดรเจนอะตอมที่เกิดขึ้นจะเคลื่อนที่เข้าสู่ช่องว่างของโลหะและแพร่ ผ่านโลหะและจึงรวมตัวกันเป็นก๊าซไฮโดรเจนที่บริเวณพื้นผิวด้านนอกของโลหะนั้น เนื่องจาก ไฮโดรเจนอะตอมสามารถแพร่ผ่านเหล็กได้อย่างรวดเร็วในช่วงอุณหภูมิที่พิจารณา ดังนั้นอัตราการแพร่ออกมาทั้งหมดของไฮโดรเจนคือการวัดอัตราการกัดกร่อนในขณะนั้น เครื่องมือวัดการแพร่ผ่านของไฮโดรเจน (The Hydrogen Effusion Probe, HEP) ได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้สำหรับตรวจวัดการกัดกร่อนจากความเร็วของของไหลที่ไหลมาสัมผัสกับพื้นผิวของโลหะอย่างเชื่อมตรง โดยการวัดปริมาณไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นและแพร่ผ่านออกมายังผนังของโลหะ งานวิจัยนี้ได้ ทำการศึกษาหลักการพื้นฐานของการกัดกร่อนและพฤติกรรมการเคลื่อนย้ายของไฮโดรเจนผ่านโลหะคาร์บอนที่เกิดจากการกัดกร่อนจากความเร็วของของไหลที่ไหลมาสัมผัสกับพื้นผิวของโลหะเพื่อหาสัมประสิทธ์การแพร่ของไฮโดรเจนในเหล็กคาร์บอน สัมประสิทธ์การแพร่ของ ไฮโดรเจนของโลหะคาร์บอนที่อุณหภูมิต่างๆ สัมพันธ์กับกฎของอาร์ฮีเนียส ผลของสภาพพื้นผิวที่มีต่อการแพร่ของไฮโดรเจนถูกศึกษาโดยการทำให้พื้นผิวเกิดเหล็กออกไซด์และถูกเคลือบด้วย โลหะแพลทินัมเพื่ออธิบายการขัดขวางการแพร่ของไฮโดรเจนอะตอมและการขัดขวางทางจลนศาสตร์ที่พื้นผิว นอกจากนี้ความต้านทานที่พื้นผิวด้านในและด้านนอกบนท่อเหล็กคาร์บอน เนื่องมาจากเหล็กออกไซด์ถูกกำหนด

Link to Full Text

Share

COinS