我在實心鋼中發現了甲烷

這是一塊實心的鋼鐵 或者至少一開始製作時是這樣，但現在卻充滿了 微小的甲烷氣泡，這不是很瘋狂嗎？ 甲烷是如何進入固體塊中的？ 鋼鐵？嗯，我想我知道答案。 但首先，我們怎麼知道裡面有甲烷呢？ 第一名？嗯，我們知道，因為這台裝置存在著 而這台裝置之所以存在，是因為甲烷 鋼鐵中任何氣泡都是極其糟糕的。 對於少數重要產業而言， 壞得足以致命，至少有一個案例是如此。 但我特別想關注其中一個工業流程。 這是一項工業流程，供應全球一半人口的糧食。 這是一段很長的故事，但…… 基本上，人類需要氮來構建蛋白質之類的物質。 還有其他一大堆東西， 我們從植物中獲取氮元素。 植物無法從空氣中獲取氮氣，因為那些氮氣 分子具有很難打破的三重鍵。 因此，必須有一套相關的程序 為了將氮分子撕裂 然後將這些氮原子鍵結到其他物質上。 例如，原本會形成氨的氫氣 以氨的形式存在的氮更易為植物吸收。 這個過程稱為固氮作用。 但我們究竟要如何才能首先將氮原子分開呢？ 其實有一種細菌能做到這一點。 閃電也會造成，但這兩種過程 單獨並無法產生足夠的固定氮 地球上目前生存的八十億人口 這就是為什麼我們有肥料工業。一座肥料工廠 利用哈柏-博施法將氮氣和氫氣轉化為氨 轉化為氨，且它們負責 大約一半的氮原子在你的身體裡。 不過，第一座化肥工廠卻是一場災難。 如同一個早期的反應堆 鋼牆在僅80小時後便失效了 因為甲烷氣泡。我保證我會 讓你看看這些甲烷氣泡從哪裡來 但首先，我想向您展示我們是如何檢測它們的。 所以我這裡有個裝置。 這是一種無損檢測設備，或稱NDT。 這是探針，而這表面正在振動向上。 每秒向下五百万次。 有點像變壓器 從我剛才製作的超音波懸浮影片中， 除非這實際上是一個陣列 64個獨立的超音波換能器。 實際上，這與那種類型並沒有太大差異。 超音波掃描儀，您可能在醫院中見到的那種。 不過，這表面會發出一脈衝超音波。 同樣地，一個演講者也可以 也像一個麥克風一樣行動。 此超音波換能器可 同時也要注意聽取反射回來朝向探頭的超音波。 而且我們知道聲音在鋼鐵中的傳播速度， 脈衝發出與回波返回之間的時間 反射回來的訊號告訴我們反射表面有多遠。 所以這就像一個熱力圖。 你可以看到這裡有許多反射。 還有許多反思之處。 所以這是這塊亞克力板的上表面 這是底面。 你在那兩個地方都能看到反射。 所以這張圖就像從亞克力材料中切出的一片一樣。 現在看看我移動探針時發生了什麼。 橫向觀察，可見那底部表面突然向上彈起 現在有點不平整。 我們早就知道了，因為這種亞克力是透明的。 我們可以看到這裡的貼片底面是粗糙不平的。 但想像一下，這是一個工廠裡的加壓金屬容器 要進行目視檢查，你就必須將其停用。 打開來，把攝影機放進去。 但使用超音波探頭時，你就不必這麼做了。 我 juste快速給你看一下。 這裡有一個輪子，可以提供位置資訊。 所以，如果我按下掃描，然後掃描過去，就會產生這張地圖 就像一張熱力圖，能顯示給你 所有點的深度。很酷，不是嗎？ 這個樣本有個不同的問題。所以有 頂面，這裡是底面 但definitions，如果我往這邊掃描一點的話。 看，裡面還有另一個反射表面。 那裡就是碳纖維層的位置 分離了。因此，你內部產生了一個新的邊界層。 這會將聲音反射回來。 在這種情況下，若未進行超音波檢測， 好吧，你得把它切成两半 看看是否有問題，卻在過程中將其摧毀。 這有點像是用淹死的方式來測試一個人是不是女巫。 對於這塊鋼材，我們需要另一支探針 由於聲音在鋼鐵中的傳播速度較快， 因此，我們需要更高的頻率才能獲得相同的短波長。 哦，就這樣。這裡有幾個洞。 如果我們四處走走，也許還能看見更多。 那不是很瘋狂嗎？ 它們充滿甲烷。 你可能會注意到這裡有一種類似掃掠的模式。 就像醫院裡得到的超音波影像一樣。 因為我們正在使用陣列 以一種非常巧妙的方式使用超音波探頭。 當所有換能器彼此同相時， 波浪疊加，使得波前出現在這裡。 因此，聲波直接向下傳播。 但如果每個換能器都稍微偏離一點 與其相鄰的相位一致 接著，波浪疊加起來，形成這些波前。 因此，我們改變了聲音傳播的方向。 我們也可以從單個波的觀點來進行視覺化。 所以你看，這裡出現了建設性干涉， 但當它們處於不同相位時，你會得到 此方向的建設性干涉 以及在其他所有方向上的相消干涉。 這很酷，不是嗎？如果我想改變 聲音來自揚聲器的方向 我必須調整揚聲器的朝向。 但如果我有一組發言人陣列，我就可以直接這樣做 某個非常巧妙的相位運用。 而且，如果你有一個現代的Wi-Fi路由器，它其實正在執行 將相同的做法應用於將無線電波直接指向某一點 當你於房間內移動時，看著你的手機。 所以你會得到這種掃掠模式。 所以你正在產生，例如，一個45度的角。 然後是46、47、48，所以你正在掃過一組角度。 如果你能降低刷新率， 你會看到這種脈動般的運動隨著它移動而展現出來。 這會更像雷達。 你看到嗎，你知道，它會「砰」的一聲，你知道，你看到那樣了。 是的，沒錯。是的，沒錯。 等等，那也表示你可以用它來集中注意力。 例如，先引爆外層元件。 而不是讓光束只是直接射出 固定距離，你基本上就能創造出一個焦點。 如果陣列是這樣的話 而且你改變相位，使波前變成那樣。 然後，隨著這道波前移動，它會變得更緊湊。 越來越緊，就這樣垂下來。 因此，你可以將相位陣列稍微像鏡頭一樣使用。 聚焦於某一特定距離，然後 其他事物都模糊不清。 順帶一提，剛才是來自顯著檢測科技公司的加里·洛克特。 非常感謝他們借給我設備。 請查看描述中的連結 為您所有的非破壞性檢測需求服務。 那麼，甲烷氣泡一開始是怎麼進去的呢？ 關鍵在於氨廠的交易處理 高溫高壓的氫氣。 順便一提，蘇打油氣煉油廠。 以及少數其他產業， 而且他們都必須面對 甲烷氣泡的問題。 好吧，情況是這樣的。 這是鋼鐵的金屬晶格。 而這是一個氫原子。 順便一提，這是量尺， 這真正顯示了氫原子是多麼微小。 小到甚至一氣球的氫氣都足以填滿它。 幾小時內就會萎縮 當分子滑過之間 橡膠的聚合物鏈。 事實上，如果你能讓氫移動得足夠快， 它只會輕鬆地滑入鋼鐵中的鐵離子之間。 鐵離子。這不是很令人困惑嗎？ 不，用美國口音說起來反而可能更清楚。 鐵離子。喉音過多。 鐵離子。鐵離子。你懂我的意思。算了。 不過，不管怎樣，這不是很奇怪嗎？ 氫氣可溶於鋼鐵中。 就像在氫的眼中，鋼鐵基本上就像一塊海綿。 你可能知道，鋼鐵中含有一點碳。 碳主要存在于薄層中 鐵素體晶粒之間的滲碳體薄片。 其實，讓我們來談談穀物吧。 快速地。當液體冷卻時 並凝固成晶體固體， 多個晶體將會接續生長 隨機方向彼此相對。當它們相遇時， 無論是晶體還是晶粒，都不可能再長大了 因為它們的取向不相容。 這就是為什麼結晶固體具有晶粒的原因。 如果你想了解谷物在金屬加熱時會發生什麼情況， 我有一段關於這件事的影片。 其實為它感到非常驕傲，連結在描述欄中。 無論如何，鋼鐵中的大部分碳都位於 以碳化物形式存在的碳化物。 現在來到最精彩的部分了， 當足夠的氫擴散進入晶格後，它們最終開始 將這些碳原子取出以形成甲烷，CH4。 現在甲烷的體積遠大於氫氣。 它無法在鐵離子之間滑過。 以與氫相同的方式在晶格中。 所以它被困在裡面了。 這稱為高溫氫氣侵蝕。 這些甲烷分子不斷累積，直到形成氣泡為止。 隨著問題日益嚴重， 相鄰的氣泡沿著晶界連接起來，形成裂縫。 鋼鐵開始失去其結構完整性。 然後你的坦克爆炸了。 那麼，解決方案是什麼？ 其實，哈伯-博施法的發明者哈伯本人認為他找到了答案。 你的所有水箱裡只有兩層。 你內裡有一層柔軟的層，卻只是鐵。 以及一層堅硬的碳鋼外層。 我們不在意氫氣進入軟層 因為裡面沒有碳讓它附著。 我們不在乎這層內層是否柔軟 因為一切都靠堅硬的結構維持著 碳鋼的外層 現在氫氣會在那層柔軟的岩層中累積，因此你需稍微鑽孔。 一個稱為博世孔的洞，用來釋放積聚的氫氣，現在 再次。這個雙重 圍牆式方法確實是解決問題的真正方案。 但它確實非常昂貴，而且難以檢驗。 最終，新的鋼合金出現了 那似乎解決了問題。 而且便宜得多，也更容易檢查。 因此，最終傳播到所有系統的修復方案 高溫氫氣產業 是要根據你所處的環境來選擇合適的合金。 例如，如果你正在以這種方式運作 壓力與此溫度 那麼使用這種鋼材是安全的，因為它能夠承受住 那些條件。基本上你需要 處於曲線之下才安全。所以你不要 需要使用這種較昂貴的鋼材 因為這種較便宜的鋼材已經足夠好了。 到這一步，我們已經有了超音波無損檢測。 只要您使用正確的鋼合金， 你每次都能通過測試。 那麼，為什麼特索羅安納科爾特斯煉油廠會發生爆炸呢？ 2010年殺死七個人？ 好吧，這就是他們當時使用的鋼材， 這是他們操作時的溫度和壓力。 根據這張圖，一切應該都沒問題。 問題在於，這條曲線隨著時間的推移逐漸下降。 到爆炸發生時，實際上， 他們所使用的鋼材仍處於曲線之下，因為…… 曲線仍然太高。 如果這條曲線現在的位置，他們就會知道了 鋼材容易受到高溫氫氣的攻擊。 而且他們當時正在使用一個 更先進的超音波檢測技術。 為什麼需要採用更先進的掃描技術 雖然如此，但在這些甲烷氣泡連接起來之前 形成裂縫，它們絕對是 微小的。甲烷氣泡可以持續存在 那樣做很長一段時間，但 一旦達到臨界點， 那些裂縫可能形成得極其迅速， 你可能會遭遇災難性的故障 在安排另一場測試之前。 這意味著測試必須能夠檢測到微小的氣泡。 但問題在於。 那些氣泡比波長還小。 來自探頭的超音波。 而且看，這裡有一個模擬。 不同大小的障礙物受到波浪衝擊的情況。 對於比……更大的障礙 你得到的波長會產生乾淨清晰的反射。 但對於小型障礙物，你會有稍微的互動感。 但你不會稱之為反思。 相反，你稱之為散射。 這有點像這塊亞克力板的差異 裡面有很多小鏡子。 以及這塊亞克力板，就那樣隨意地 有點陰天。所以我們需要的是一艘探測器。 那是在尋找聲學混濁現象。 因此，安納科爾斯所使用的超音波探頭 他們說這鋼鐵中沒有反射器。 而且那是正確的。 但一個正在尋找散射的探測器 會說，這鋼鐵看起來有些渾濁。 根據官方調查後， 這條所謂的尼爾森曲線 再次被下修。 事實上，現在的建議是，所有高溫 氫能產業應當使用這項昂貴的技術 這裡的鋼材類型含少量鉻。 還有一點鉬 在其中。 氫氣仍然滲入這種合金中， 但 serialize 和 molybdenum 仍在緊緊相連 那些碳原子之間的結合強得多。 到氫無法再奪取的程度 形成甲烷。 在某個程度上。 就像，這也還不是一個完美的解決方案。 你知道，材料工程充滿了 失效模式看起來像魔法一樣，直到你 你會明白他們嗎？ 誰會想到氫氣竟然能溶於鋼鐵呢？ 但即使我們弄清楚了之後， 回應是尋找更好的鋼材，或尋找更好的 檢驗方法 但每個修復方案都隱含著未被察覺的限制。 最終奏效的，根本就不是什麼修復措施。 那是對金屬冶煉的認知 單獨的檢查或檢視並不足夠。 我們現在有的是兩門謹慎的學科。 互相監視對方的錯誤， 不再信任曲線的冶金學家 以及使用超聲波探頭的專家 誰能聽見固態鋼中的氣泡？ 希望您喜歡這段影片，如果喜歡的話，別忘了按讚訂閱。 而且這個演算法認為你接下來會喜歡這支影片。