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氫氣和硫化氫介質(zhì)中閥門的選用全知道

發(fā)布時間：2023-9-13

腐蝕介質(zhì)種類成千上萬。同一介質(zhì)，對不同的材料會有不同的腐蝕表現(xiàn)。同一介質(zhì)，隨著介質(zhì)溫度、濃度等條件的變化，可能會產(chǎn)生不同程度的腐蝕，甚至不發(fā)生腐蝕。很多情況下，介質(zhì)環(huán)境中有多種腐蝕介質(zhì)共同存在，而且不同的腐蝕介質(zhì)會交互影響，或加劇腐蝕，或減緩腐蝕。選擇其中的兩種常見腐蝕介質(zhì)進(jìn)行討論，即氫氣和硫化氫。

腐蝕對閥門選用的影響，重點應(yīng)該是對閥門主體材料選用的影響。閥門主體材料的選擇涉及面廣，影響因素較多。討論兩種典型的腐蝕介質(zhì)對閥門的型式選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計、內(nèi)件材料選擇、零部件制造要求、產(chǎn)品試驗等的影響。

(1)氫氣

由于石油和煤等基礎(chǔ)工業(yè)原料為碳?xì)浠�合物，所以，氫氣在許多石油化工、煤化工、化肥等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛存在。不同的生產(chǎn)裝置，氫氣存在的方式不同，可能是工藝氫，也可能是過程氫，還可能是反應(yīng)氫，但無論存在型式如何，其表現(xiàn)出來的特性都是相似的。

氫為一號元素，擴(kuò)散能力較強(qiáng)，它不但容易通過各種密封面的微觀空款，給密封帶來圍意，而且還可以滲透到鋼材內(nèi)部，造成金屬的胞性，甚至高溫下還能引起金屬的氧腐蝕，氣為甲類可燃?xì)怏w，屬于易燃易最介質(zhì)。

(2)硫化氧

硫化氫是油氣開采、油氣輔送、石油煉制、煤化工等工業(yè)中常見的一種介質(zhì)。低溫(指露點溫度及以下)硫化氧在有水等電解質(zhì)存在的情況下，易引起金屬材料的貌化物應(yīng)力腐蝕開裂(電化學(xué)腐蝕)。高溫硫化氫，當(dāng)溫度超過260℃時，會引起碳鋼的化學(xué)腐蝕，硫化氫又具有較高的毒性。

需要說明的是，通常情況下硫化氫不是主工藝介質(zhì)，面是伴生介質(zhì)，硫化氧在介質(zhì)中的濃度不同，表現(xiàn)出的腐性性和毒性也是不同的，

含有硫化氫介質(zhì)的閥門，下列選用原則應(yīng)于考慮。

①閥門類型

a.用于含有硫化氫介質(zhì)的閥門，由于硫化氫為高度危害介質(zhì)，因此應(yīng)優(yōu)先選用關(guān)斷可靠性較高的閥門，常用關(guān)斷閥的可靠性由高到低的順序是：閘閥、截止閥、球閥、旋塞閥、蝶閥。

b.在介質(zhì)溫度許可的情況下，可選用非金屬密封的閥門。

c.同時兼顧經(jīng)濟(jì)性原則。

②閥門結(jié)構(gòu)

a.除非有其他要求，宜優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)通徑閥門

b.除非有其他要求，宜優(yōu)先選用焊接連接結(jié)構(gòu)。尤其是硫化氫含量較高時，且閥門公稱壓力等級大于CLASS600(對CLASS系列)或PN64(對PN系列)時，應(yīng)選擇焊接連接。

c.當(dāng)采用螺墳連接時，應(yīng)附加密封焊。

d.濕硫化氫環(huán)境下應(yīng)用的閥門，由于需要焊后熱處理，因此DN40及以下的焊接網(wǎng)門應(yīng)采用短管連接，并要求焊后熱處理在閥門密封件精加工之前進(jìn)行。

e.除非有其他要求，DN50及以上的附閥宜采用模形彈性閥矩；截止閥宜采用旋塞形或球形閱瓣，不應(yīng)采用平板形閥胞；禁閥可采用非金屬密封高性能雙偏心式或可靠的三偏心式；不建議采用對夾式止回閥。

②閥門材料

a.應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)金屬材料，并能耐硫化氫腐蝕。當(dāng)構(gòu)成硫化物應(yīng)力腐蝕敏感環(huán)境時，材料應(yīng)滿足NACE MRO103/NACE MRO175的要求。

b.當(dāng)構(gòu)成硫化物應(yīng)力腐蝕較感環(huán)境時，栓連接閥蓋螺檢材料應(yīng)滿是NACE MR0103/NACE MRO175的要求。

c.當(dāng)介質(zhì)環(huán)境構(gòu)成統(tǒng)化物應(yīng)力腐恢敏感環(huán)境時，閥桿及其他內(nèi)件材料也應(yīng)滿足NACEMRO103/NACE MR0175要求。

d.當(dāng)構(gòu)成硫化物應(yīng)力腐法敏感環(huán)境時，接觸介質(zhì)的閥門零部件材料應(yīng)盡可能減小電位差，以避免嚴(yán)重的電偶腐蝕發(fā)生。

e.當(dāng)介質(zhì)條件不允許采用非金屬密封材料時，閾賠、閱座和上密封的密封面宜采用堆焊硬質(zhì)合金的方式進(jìn)行表面硬化。同桿表面應(yīng)進(jìn)行合道的表面硬化，以減少因磨損而帶來的世漏量增加。

④檢查試驗

a.對于承壓部件，宜追加無損檢驗項目。

b.如果對閥門提出了低逸散性結(jié)構(gòu)要求，應(yīng)要求閥門生產(chǎn)商進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品試驗，并按要求的泄漏等級進(jìn)行驗收。

c.對于非金屬密封閥門，當(dāng)要求火災(zāi)安全時，宜進(jìn)行產(chǎn)品的火災(zāi)安全抽檢試驗。

⑤其他方面

硫化物應(yīng)力腐蝕開裂是一種十分危險的金屬失效方式，往往在沒有預(yù)兆的情況下突然發(fā)生。所以，當(dāng)介質(zhì)環(huán)境被判斷為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感環(huán)境時，應(yīng)對金屬部件的質(zhì)量加以重視。

首先，硫化物應(yīng)力腐蝕開裂與金屬構(gòu)件中的殘余應(yīng)力有關(guān)，無論這個殘余應(yīng)力是變形加工殘余應(yīng)力還是焊接殘余應(yīng)力。有資料顯示，同樣的濕硫化物介質(zhì)環(huán)境，當(dāng)金屬構(gòu)件進(jìn)行了消除殘余應(yīng)力熱處理后，發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的概率會降低70%。殘余應(yīng)力的存在與否及存在程度，可通過硬度檢測進(jìn)行判斷。因此，濕硫化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感環(huán)境應(yīng)用的金屬材料應(yīng)進(jìn)行硬度限制。

其次，所有應(yīng)力腐蝕開裂都具有強(qiáng)烈的缺口敏感效應(yīng)，所以，濕硫化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感環(huán)境應(yīng)用的閥門承壓金屬部件，應(yīng)嚴(yán)格控制表面缺陷。濕硫化氫環(huán)境下的反應(yīng)氫容易滲透到金屬內(nèi)部，引起氫致開裂(HIC)和/或氫致誘導(dǎo)開裂(SOHIC)等。所以，還應(yīng)對金屬材料的內(nèi)部缺陷、非金屬夾雜物、硫和磷雜質(zhì)元素等進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊种?

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