High temperature hydrogen attack, disingkat HTHA, adalah salah satu bentuk kegagalan atau kerusakan pada material baja atau logam berbasis besi (ferrous material) akibat interaksi dengan gas hidrogen pada temperatur dan tekanan tinggi. HTHA sering ditemui pada perpipaan atau tube alat penukar panas (heat exchanger) di industri.
 |
Proses pembentukan celah dan retak akibat HTHA (Sumber gambar: www.inspectioneering.com) |
Secara singkat, kerusakan ini dipicu oleh disosiasi atom hidrogen yang kemudian bereaksi dengan karbon yang sebelumnya membentuk karbida pada baja. Reaksi tersebut membentuk gas metana atau CH4. Dengan kata lain, reaksi antara atom hidrogen dengan karbon ini menyebabkan terjadinya dekarburisasi (decarburization) pada baja. Kebalikan dengan karburisasi, dekarburisasi menyebabkan permukaan baja menjadi lebih lunak. Dekarburisasi ini dapat mengurangi kekuatan mekanis, terutama pada permukaan baja. Adanya dekarburisasi ini memungkinkan terjadinya peningkatan potensi erosi akibat geseran (shear) antara dinding dalam pipa dengan aliran fluida di dalamnya.
Di sisi lain, gas CH4 yang terbentuk akibat proses HTHA ini tidak bisa terdifusi pada dinding pipa, sehingga tekanan tersebut di dalam pipa meningkat, dengan fase awal berupa terbentuknya gelembung-gelembung, yang dapat menyebabkan terbentuknya celah-celah kecil berukuran mikro (microfissures) pada material baja. Celah-celah tersebut saling berkombinasi dan akhirnya membentuk retak (cracks) pada dinding internal pipa.
Kegagalan pipa atau material akibat HTHA ini terjadi ketika retak-retak yang terbentuk menyebabkan pengurangan kemampuan konstruksi dalam menahan beban (load-carrying capacity). Selain itu, blistering juga dapat terjadi akibat molekul hidrogen yang berkombinasi kembali atau akumulasi CH4 yang membentuk lapisan pada permukaan baja.
Pencegahan terjadinya HTHA dapat dilakukan dengan cara mencegah pembentukan gas metana CH4 yang berinteraksi dengan material baja. Cara ini dapat dilakukan dengan pendekatan metalurgis, yakni dengan mengganti karbida besi (iron carbide) pada komposisi baja dengan karbida yang lebih stabil terhadap hidrogen, misalnya karbida kromium, karbida molybdenum, karbida titanium, karbida vanadium atau karbida niobium. Ketahanan baja terhadap HTHA meningkat apabila kandungan Cr dan Mo-nya meningkat. Pada beberapa material yang spesifik, HTHA tergantung pada temperatur, tekanan parsial hidrogen, durasi ekspos dan level tegangan.
