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ASME證書氫氣介質(zhì)高壓安全閥選用推薦

來(lái)源:派世流體控制(上海)有限公司   2023年06月07日 11:49  

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1、氫氣的性質(zhì)以及對(duì)材料的影響

1.氫氣的物理性質(zhì)

氫氣(H,)是一種易燃易爆的氣體(屬于危險(xiǎn)化學(xué)品)。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓/760mmHg),氫氣是一種無(wú)色,無(wú)味、無(wú)毒的氣體,無(wú)腐蝕性,但有很強(qiáng)的滲透性,常溫下可透過(guò)橡皮和乳膠管。氫氣的密度為0.09kg/m3,比空氣輕。氫氣微溶于水、乙醇。

2、氫氣的化學(xué)性質(zhì)

(1)可燃性

氫氣極易燃燒,純凈的氫氣在空氣里安靜地燃燒,產(chǎn)生淡藍(lán)色的火焰,放出熱量。由于氫氣無(wú)色無(wú)味,燃燒時(shí)火焰是透明的,因此其存在不易被感官發(fā)現(xiàn)。氫氣、氧氣混合燃燒火焰溫度為2100-2500℃,其中氫氣在空氣中的爆炸極限為4.2%-74%,在氧氣中的爆炸極限為5.0%-94.3%。氫氣和氟、氯、一氧化碳混合均有爆炸的危險(xiǎn),其中,氫與氟的混合物在低溫和黑暗環(huán)境就能發(fā)生自發(fā)性爆炸,與氯的混合比為1:1時(shí)在光照下也可爆炸。

(2)還原性

氫氣具有很強(qiáng)的還原性。利用其還原性,氫氣被廣泛的應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)不銹鋼冷軋和碳鋼冷軋卷板退火時(shí)的保護(hù)氣體。氫氣不但對(duì)帶鋼具有防氧化的作用,而且對(duì)帶鋼上的鐵銹具有還原作用,這樣就實(shí)現(xiàn)了帶鋼的光亮退火。

3、氫氣對(duì)金屬材料的影響

(1)氫鼓包

定義:氫原子擴(kuò)散到金屬內(nèi)部(大部分通過(guò)器壁),在另一側(cè)結(jié)合為氫分子逸出。如果氫原子擴(kuò)。散到鋼內(nèi)空穴,并在該處結(jié)合成氫分子,由于氫分子不能擴(kuò)散,就會(huì)積累形成巨大內(nèi)壓,引起鋼材表面鼓包其破裂的現(xiàn)象稱為氫鼓包。低強(qiáng)鋼,尤其是含大量非金屬夾雜物的鋼,容易發(fā)生氫鼓包。

產(chǎn)生氫鼓包的腐蝕環(huán)境:介質(zhì)中通常含有硫化氫、或者砷化合物、或者含磷離子等毒素,這些介質(zhì)阻止了放氫反應(yīng)。

預(yù)防措施:消除工況中的毒素介質(zhì):如果不能消除,選用空穴少的鎮(zhèn)靜鋼;也可采用對(duì)氫滲透低的奧氏體不銹鋼;或者采用鎳襯里、塑料保護(hù)層、玻璃鋼襯里等;有時(shí)加入緩蝕劑。

(2)氫脆

定義:氫脆是溶于鋼中的氫,聚合為氫分子,造成應(yīng)力集中,超過(guò)鋼的強(qiáng)度極限,使得金屬晶格高度變形,在鋼內(nèi)部形成細(xì)小的裂紋,又稱白點(diǎn)。氫脆只可防,不可治。氫脆一經(jīng)產(chǎn)生,就消除不了

避免和消除的措施:

1.選用對(duì)氫脆不敏感的材料,如選用含Ni、Mo的合金鋼。

2.減少金屬中滲氫的數(shù)量。若采用酸洗,需要在酸洗液中添加緩蝕劑;在除油時(shí),采用化學(xué)除油、清洗劑或溶劑除油;在電鍍時(shí),堿性鍍液或高電流的鍍液滲氫量都較少。

3.采用低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度的鍍涂層一般認(rèn)為,在電鍍Zn、Cd、Sn、Pb時(shí),滲入鋼件的氫容易殘留下來(lái),而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度,滲氫較少。

(3)氫蝕

定義:在高溫高壓環(huán)境下,氫進(jìn)入金屬內(nèi)與一種組分或元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使金屬破壞,稱為氫蝕。

預(yù)防措施:選用抗氫鋼??蛇x用16MnR(HIC)、15CrMoR(相當(dāng)于1Cr-0.5Mo)、14Cr1MoR(相當(dāng)于1.25Cr-0.5Mo)、2Cr-0.5Mo、2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-0.25v、3Cr-1Mo-0.25V等??箽滗撝械腃r和Mo能形成穩(wěn)定的碳化物,這樣就減少了氫與碳結(jié)合的機(jī)會(huì),避免了甲烷氣體的產(chǎn)生。其實(shí)氫腐蝕從理論上分成以上三種,而實(shí)際中三種腐蝕幾乎同時(shí)存在。

所以遇到氫腐蝕環(huán)境(臨氫環(huán)境)的設(shè)備一般按納爾遜曲線進(jìn)行選材,并要引起高度重視 。常用的抗氫材料有奧氏體不銹鋼、沉淀強(qiáng)化奧氏體合金、低合金鋼、鋁合金及銅合金等。



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