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氢气和硫化氢介质中阀门的选用全知道

发布时间：2023-9-13

腐蚀介质种类成千上万。同一介质，对不同的材料会有不同的腐蚀表现。同一介质，随着介质温度、浓度等条件的变化，可能会产生不同程度的腐蚀，甚至不发生腐蚀。很多情况下，介质环境中有多种腐蚀介质共同存在，而且不同的腐蚀介质会交互影响，或加剧腐蚀，或减缓腐蚀。选择其中的两种常见腐蚀介质进行讨论，即氢气和硫化氢。

腐蚀对阀门选用的影响，重点应该是对阀门主体材料选用的影响。阀门主体材料的选择涉及面广，影响因素较多。讨论两种典型的腐蚀介质对阀门的型式选用、结构设计、内件材料选择、零部件制造要求、产品试验等的影响。

(1)氢气

由于石油和煤等基础工业原料为碳氢化合物，所以，氢气在许多石油化工、煤化工、化肥等工业生产中广泛存在。不同的生产装置，氢气存在的方式不同，可能是工艺氢，也可能是过程氢，还可能是反应氢，但无论存在型式如何，其表现出来的特性都是相似的。

氢为一号元素，扩散能力较强，它不但容易通过各种密封面的微观空款，给密封带来围意，而且还可以渗透到钢材内部，造成金属的胞性，甚至高温下还能引起金属的氧腐蚀，气为甲类可燃气体，属于易燃易最介质。

(2)硫化氧

硫化氢是油气开采、油气辅送、石油炼制、煤化工等工业中常见的一种介质。低温(指露点温度及以下)硫化氧在有水等电解质存在的情况下，易引起金属材料的貌化物应力腐蚀开裂(电化学腐蚀)。高温硫化氢，当温度超过260℃时，会引起碳钢的化学腐蚀，硫化氢又具有较高的毒性。

需要说明的是，通常情况下硫化氢不是主工艺介质，面是伴生介质，硫化氧在介质中的浓度不同，表现出的腐性性和毒性也是不同的，

含有硫化氢介质的阀门，下列选用原则应于考虑。

①阀门类型

a.用于含有硫化氢介质的阀门，由于硫化氢为高度危害介质，因此应优先选用关断可靠性较高的阀门，常用关断阀的可靠性由高到低的顺序是：闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、蝶阀。

b.在介质温度许可的情况下，可选用非金属密封的阀门。

c.同时兼顾经济性原则。

②阀门结构

a.除非有其他要求，宜优先选用标准通径阀门

b.除非有其他要求，宜优先选用焊接连接结构。尤其是硫化氢含量较高时，且阀门公称压力等级大于CLASS600(对CLASS系列)或PN64(对PN系列)时，应选择焊接连接。

c.当采用螺坟连接时，应附加密封焊。

d.湿硫化氢环境下应用的阀门，由于需要焊后热处理，因此DN40及以下的焊接网门应采用短管连接，并要求焊后热处理在阀门密封件精加工之前进行。

e.除非有其他要求，DN50及以上的附阀宜采用模形弹性阀矩；截止阀宜采用旋塞形或球形阅瓣，不应采用平板形阀胞；禁阀可采用非金属密封高性能双偏心式或可靠的三偏心式；不建议采用对夹式止回阀。

②阀门材料

a.应采用优质金属材料，并能耐硫化氢腐蚀。当构成硫化物应力腐蚀敏感环境时，材料应满足NACE MRO103/NACE MRO175的要求。

b.当构成硫化物应力腐蚀较感环境时，栓连接阀盖螺检材料应满是NACE MR0103/NACE MRO175的要求。

c.当介质环境构成统化物应力腐恢敏感环境时，阀杆及其他内件材料也应满足NACEMRO103/NACE MR0175要求。

d.当构成硫化物应力腐法敏感环境时，接触介质的阀门零部件材料应尽可能减小电位差，以避免严重的电偶腐蚀发生。

e.当介质条件不允许采用非金属密封材料时，阈赔、阅座和上密封的密封面宜采用堆焊硬质合金的方式进行表面硬化。同杆表面应进行合道的表面硬化，以减少因磨损而带来的世漏量增加。

④检查试验

a.对于承压部件，宜追加无损检验项目。

b.如果对阀门提出了低逸散性结构要求，应要求阀门生产商进行相应的产品试验，并按要求的泄漏等级进行验收。

c.对于非金属密封阀门，当要求火灾安全时，宜进行产品的火灾安全抽检试验。

⑤其他方面

硫化物应力腐蚀开裂是一种十分危险的金属失效方式，往往在没有预兆的情况下突然发生。所以，当介质环境被判断为硫化物应力腐蚀开裂敏感环境时，应对金属部件的质量加以重视。

首先，硫化物应力腐蚀开裂与金属构件中的残余应力有关，无论这个残余应力是变形加工残余应力还是焊接残余应力。有资料显示，同样的湿硫化物介质环境，当金属构件进行了消除残余应力热处理后，发生硫化物应力腐蚀开裂的概率会降低70%。残余应力的存在与否及存在程度，可通过硬度检测进行判断。因此，湿硫化物应力腐蚀开裂敏感环境应用的金属材料应进行硬度限制。

其次，所有应力腐蚀开裂都具有强烈的缺口敏感效应，所以，湿硫化物应力腐蚀开裂敏感环境应用的阀门承压金属部件，应严格控制表面缺陷。湿硫化氢环境下的反应氢容易渗透到金属内部，引起氢致开裂(HIC)和/或氢致诱导开裂(SOHIC)等。所以，还应对金属材料的内部缺陷、非金属夹杂物、硫和磷杂质元素等进行适当的抑制.

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