氢气管线及其对阀门的要求..pptVIP

工作压力（MPa） 材料 ＜0.1 阀体采用球墨铸铁或铸钢 密封面采用合金钢或与阀体一致 0.1～2.5 阀杆采用碳钢阀体采用铸钢密封面采用合金钢或与阀体一致 ＞2.5 阀体、阀杆、密封面均采用不锈钢 三、氢气管路中的阀门 (1)阀门的选择 根据国家氢气设计规范GB50177-2005对氢气管线中阀门应采用的规定：阀门宜采用球阀、截止阀。 (2)阀门材质的规定如下： 注：①当密封面与阀体直接连接时，密封面材料可以与阀 体一致。 ②阀门的密封填料，应采用石墨处理过的石棉或聚四 氟乙烯材料。 * 高温高压条件对材质的要求 高温高压条件下,针对管线、阀门的材质用到最多的是奥氏体不锈钢等低碳不锈钢、低合金钢（Mo钢、Cr-Mo钢）。 奥氏体不锈钢等低碳不锈钢在不同的工艺温度以及氢分压下具有通用性，低合金钢只能根据不同的环境条件（温度、氢分压）确定具体的型号，在保证生产稳定进行下选用低合金钢的牌号方面，国内外已经有了足够的经验。 除此之外，从经济以及应力方面考虑，低碳不锈钢价格过高，同时易诱发应力开裂，因此选用材质还是以低合金钢为主（诸如：炼油厂、石化厂、合成氨厂等）。 在高温下，氢分子分解为原子形式，它能够容易地进入到钢材中，并进行扩散。在这些条件下，氢在钢中的扩散是很迅速的，氢可以与钢中的碳发生反应，引起表面脱碳和内部脱碳以及微裂。 高温氢腐蚀形式 { 表面脱碳 内部脱碳和微裂纹 高温高压条件下，临氢环境中对材料低合金钢的讨论如下： * 表面脱碳： 表面脱碳并不产生裂纹。表面脱碳的通常影响是强度和硬度有轻微的降低，但延性增加。由于影响通常较轻微，所以对其关注比对内部脱碳少的多。 表面脱碳的理论解释：是基于碳迁移到表面，并在表面形成碳的气体化合物，使钢出现贫碳（形成的气体化合物为CH4或存在含氧气体时形成CO）。蒸汽会加速这种反应，溶解碳向表面扩散，速率控制机理认为是碳的扩散。由于碳化物不断析出溶解碳，所以碳化物的稳定性直接关系到表面脱碳的速度。 * 内部脱碳和微裂： 内部脱碳和微裂是由氢向钢中渗透并反应生成其他气体，如甲烷而造成的。所生成的甲烷不能自钢中逸出，而通常聚集在晶界空穴处，产生高的局部应力，最终导致钢材的微裂、裂缝或鼓泡。氢损伤钢材的微裂将导致力学性能的明显劣化。 微裂 未转变珠光体 脱碳区 铁素体 C-0.5Mo钢（ASTM A204-A）在高温氢环境中发生的内部脱碳和微裂 * 高温氢腐蚀的影响因素： 包括：钢材的孕育期、一次应力的影响、二次应力的影响、热处理的作用、复合层和堆焊层的影响等。 钢材的孕育期： 高温高压氢对钢造成损伤之前，在一段时间内用普通的力学试验方法检验不出机械性能有明显变化。经过这段时间以后，材料产生损伤而导致强度和延性下降。在能够用普通力学试验方法测出氢侵蚀以前的这段时间称之为孕育期。 简单理解就是：质变之前的量变阶段 * 孕育期的长短是很关键的，因为它决定发生高温氢侵蚀条件下钢材的有效寿命。 高温氢侵蚀的发生分三个阶段： a．孕育期, 在此期间，力学性能非常缓慢地变化。 b. 力学性能快速劣化阶段，同时伴随微裂纹快速生长。 c. 最终阶段，固溶体中的碳耗尽，力学性能达到最终值。 孕育期中，甲烷在亚显微空穴内形成压力。由于内部甲烷压力和施加的应力这些空穴慢慢增大。当空穴达到临界尺寸时，对力学性能方面的影响就显露出来。 孕育期取决于多种因素，包括钢材的类型、冷加工的程度、杂质元素的含量、加工应力、氢气压力和温度等等。 * 临氢作业用钢防止脱碳和微裂的操作极限 四、安装管道以及阀门的注意点 （1）接触氢气的表面彻底去除毛刺、焊渣、铁锈和污垢等。 （2）碳钢管的焊接宜采用氩弧焊作底焊；不锈钢应采用氩弧焊。 （3）氢气管道的连接应采用焊接或其他有效防止氢气泄漏的连接方式。管道之间不宜采用螺纹密封连接，氢气管道与附件连接的密封垫，应采用不锈钢、有色金属、聚四氟乙烯或氟橡胶材料，禁止用生料带或其他绝缘材料作为连接密封手段。 （4）氢气管道、阀门、管件等在安装过程中及安装后采用严格措施防止焊渣、铁锈及可燃物等进入或遗留在管内。 （5）氢气管道强度试验合格后，使用不含油的空气或惰性气体，以不小于20 m/s的流速进行吹扫，直至出口无铁锈、无尘土及其他污垢为合格。 谢 谢！ 氢气管线及其阀门的要求 目 录 目 录 一、氢气的性质及其对材料的影响 二、氢气设备及其管道 三、氢气管路中的阀门 四、安装管道以及阀门的注意点 一.氢气的性质以及对材料的影响 1.氢气的物理性质