加氫裝置用閥門的腐蝕主要是氫對金屬的腐蝕和硫化氫的腐蝕。

　　氫對金屬的腐蝕

　　氫元素在《化學(xué)元素周期表》中排在第一位，其原子量為：1.00797，是最輕、最活躍的元素。氫氣(H2)為無色、無味、易燃、易爆氣體，其分子量最小。自燃點(diǎn)：570℃~590℃，爆炸極限：4.1%~74.2%，火災(zāi)危險(xiǎn)類別：甲。氫氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇熱或明火即發(fā)生爆炸。氫氣還與氯、溴等鹵素劇烈反應(yīng)。氫進(jìn)入金屬中能使金屬產(chǎn)生脆性并喪失強(qiáng)度，這種現(xiàn)象稱為“金屬的氫損傷”，也叫“氫脆”。金屬重的氫有三種來源：第一是金屬在熔煉、熱處理等加工過程中，氫就進(jìn)入了金屬重，這種氫脆叫“內(nèi)部氫脆”;第二是金屬在酸洗、電鍍和電化學(xué)腐蝕過程中，氫以離子形式進(jìn)入了金屬中，這種氫脆叫“電化學(xué)氫脆”;第三種是金屬直接在氫氣或含氫氣體中使用時(shí)，氫原子進(jìn)入了金屬中，這種氫脆叫“環(huán)境氫脆”。氫氣處于分子狀態(tài)時(shí)，由于分子狀態(tài)H2體積較大，因此氫通常不能進(jìn)入金屬的內(nèi)部。氣體氫只有從分子狀態(tài)離解成原子態(tài)后，才可能進(jìn)入金屬中。

　　H2→2H+435kJ

　　分子氫離解為原子氫的離解度受溫度的影響很大，在氫壓力較低時(shí)，在200℃以下氫分子離解為氫原子的量可以忽略不計(jì)。但當(dāng)氫氣壓力很高時(shí)，常溫下氫的離解是不能忽略的，因?yàn)樵霈F(xiàn)過200.0MPa的常溫氫氣使鋼產(chǎn)生了氫脆的事故。鋼的這種氫脆僅在-120℃~560℃的溫度范圍內(nèi)，進(jìn)行慢速變形時(shí)才會產(chǎn)生，在30℃~40℃時(shí)脆性最明顯。在溫度較高時(shí)，氫在鋼中溶解度較大，如果溫度降低的速度較快(如超過40℃/h)，因溶解度下降而從鋼中洗出來的氫來不及擴(kuò)散逸出，以分子狀態(tài)存在于鋼的缺陷中，形成高壓氣泡。高壓氫氣泡使缺陷擴(kuò)展，形成微裂紋，致使金屬脆化。氫進(jìn)入鋼中后，原子氫和分子氫能部分地與鋼中微裂紋或氣泡壁上的碳或碳化物反應(yīng)生產(chǎn)甲烷：

　　2H2+Fe3C→3Fe+CH4

　　2H2+C→CH4

　　4H+C→CH4

　　生成甲烷的反應(yīng)過程是不可逆的。甲烷分子體積較大，不能熔入鋼中或向四周擴(kuò)散，而是被封閉在微隙中。微隙中的氫反應(yīng)生成甲烷后，降低了微隙中的氫分壓，致使固溶在鋼中氫原子不斷地向微隙中擴(kuò)散，使生成甲烷的反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直到鋼中可能參加反應(yīng)的碳和碳化物消耗殆盡后才會中止。聚集于微隙中的甲烷以及分子氫，會產(chǎn)生高達(dá)數(shù)千兆帕的局部高壓，使微隙壁的金屬承受巨大的應(yīng)力，這就形成了甲烷空穴——裂紋源。從而嚴(yán)重地降低鋼的力學(xué)性能，氫對鋼的這種損傷，稱為“氫腐蝕”?！皻涓g”是一種不可逆的化學(xué)過程，其危害性比鋼的其它形式的氫脆嚴(yán)重得多。而氫腐蝕主要是溫度大于221℃且壓力大于1.4MPa時(shí)發(fā)生“內(nèi)部脫碳”。如上所述“內(nèi)部脫碳”是由于氫擴(kuò)散侵入到鋼中發(fā)生反應(yīng)生成甲烷，而甲烷又不能擴(kuò)散出來。因而就聚集于晶界空穴和夾雜物附近，形成了很高的局部壓力，使鋼產(chǎn)生龜裂、裂紋和鼓包，在甲烷氣泡的形成過程中，包含著甲烷氣泡的成核過程和長大。鋼開始發(fā)生高溫氫腐蝕時(shí)裂紋很微小，但到后期無數(shù)裂紋擴(kuò)張相連，其力學(xué)性能發(fā)生顯著惡化，甚至形成大裂紋以致突然斷裂。

　　硫化氫的腐蝕

　　硫化氫(H2S)為分子量：34.09，無色、惡臭、毒性大的易燃易爆氣體，它易溶于水生成氫硫酸，也可溶于醇類、甘油、石油制品中，它的相對密度為1.189;沸點(diǎn)：-60.2℃;熔點(diǎn)：-82.9℃;自燃點(diǎn)：290℃。爆炸極限：4.3%~45.5%，火災(zāi)危險(xiǎn)類別：甲。H2S與空氣可形成爆炸性混合物，高能熱或明火即發(fā)生燃燒爆炸。遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。硫化氫危害程度II級，車間最高允許濃度：10mg/m3。煉油廠在加工高硫原油時(shí)，原油中的硫等對設(shè)備會造成嚴(yán)重的腐蝕，在溫度≤120℃且有水存在時(shí)，形成HCI-H2S-H2O型腐蝕性介質(zhì)，它能引起鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。濕H2S腐蝕是指液相水和H2S共存(或含水化合物在露點(diǎn)以下)時(shí)硫化氫所引起的腐蝕。濕H2S環(huán)境被稱作酸性。

　　在美國腐蝕工程師國際協(xié)會(NACE)對H2S環(huán)境的定義為：在煉油工藝過程中，水相中的H2S≥50μg/g。硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(SSC)是指濕硫化氫環(huán)境中產(chǎn)生的氫原理滲透到鋼的內(nèi)部，固溶于晶格中，使鋼的脆性增加，在外加拉應(yīng)力或殘余應(yīng)力作用下形成的開裂。SSC通常發(fā)生在焊縫與熱影響區(qū)等高硬度區(qū)，垂直于應(yīng)力方向的開裂。濕硫化氫危險(xiǎn)性可分為三級：H2S小于50mg/cm3時(shí)不開裂;H2>50mg/cm3開裂;H2S和氰化物>50mg/cm3開裂。H2S濃度越高，產(chǎn)生開裂的敏感性越大，斷裂時(shí)間越短。濕硫化氫環(huán)境中使用的設(shè)備、管道，減少M(fèi)nS等夾雜物的含量。但無水時(shí)，在溫度≤240℃的情況下對設(shè)備吳腐蝕。當(dāng)溫度>240℃時(shí)硫化物開始分解，生成H2S腐蝕加劇，它能引起鋼的快速均勻腐蝕。硫化氫對鐵的腐蝕在260℃以上加快，生成FeS和H2。硫化鐵銹皮的形成，會阻礙H2S接觸母材，減緩腐蝕速度;而當(dāng)氫氣和硫化氫共存時(shí)，腐蝕速度加快。因?yàn)樵託淠懿粩嗲秩肓蚧锏墓笇又校斐晒笇邮杷啥嗫?，使H2S介質(zhì)擴(kuò)散滲透。另一方面，H2S的存在會組織氫原子再結(jié)合成H2，使溶解在鋼中的原子氫濃度增大到10μg/g以上(一般為2~6μg/g)，容易造成氫脆開裂。

　　氫腐蝕和硫腐蝕的“潛伏期”

　　高壓加氫不僅其工作壓力高(Class 600~Class 2500)、溫度高，而且其工作介質(zhì)是易泄露(氫氣分子體積小，質(zhì)量小)、易燃、易爆的高壓危險(xiǎn)氣體(氫氣或油氣+氫氣)，并且氫和硫化氫對設(shè)備具有腐蝕性，一旦加氫裝置上的設(shè)備(包括閥門)損壞，引起的事故將是可怕的災(zāi)難。

　　盡管采取多種措施，但任何鍛造或鑄造的鋼材不可能是沒有缺陷的，只是將各種允許的微觀缺陷降低到最小。因此，關(guān)鍵的問題不在于氣泡的產(chǎn)生，而是氣泡的密度、大小、生產(chǎn)速率。在氣泡形成初期，機(jī)械性能不發(fā)生明顯改變，這一階段稱為“潛伏期”?！皾摲凇睂τ诠こ躺系膽?yīng)用是非常重要的，時(shí)間的長短取決于鋼種、雜質(zhì)含量、氫壓和溫度等。它可被用來確定設(shè)備所采用鋼材的大致安全使用時(shí)間。

閥門生產(chǎn)廠家：cqlangan.com