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氫氣和硫化氫介質中閥門的選用全知道

發布時間：2023-9-13

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

腐蝕對閥門選用的影響，重點應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對閥門的型式選用、結構設計、內件材料選擇、零部件制造要求、產品試驗等的影響。

(1)氫氣

由于石油和煤等基礎工業原料為碳氫化合物，所以，氫氣在許多石油化工、煤化工、化肥等工業生產中廣泛存在。不同的生產裝置，氫氣存在的方式不同，可能是工藝氫，也可能是過程氫，還可能是反應氫，但無論存在型式如何，其表現出來的特性都是相似的。

氫為一號元素，擴散能力較強，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，氣為甲類可燃氣體，屬于易燃易最介質。

(2)硫化氧

硫化氫是油氣開采、油氣輔送、石油煉制、煤化工等工業中常見的一種介質。低溫(指露點溫度及以下)硫化氧在有水等電解質存在的情況下，易引起金屬材料的貌化物應力腐蝕開裂(電化學腐蝕)。高溫硫化氫，當溫度超過260℃時，會引起碳鋼的化學腐蝕，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，面是伴生介質，硫化氧在介質中的濃度不同，表現出的腐性性和毒性也是不同的，

含有硫化氫介質的閥門，下列選用原則應于考慮。

①閥門類型

a.用于含有硫化氫介質的閥門，由于硫化氫為高度危害介質，因此應優先選用關斷可靠性較高的閥門，常用關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.同時兼顧經濟性原則。

②閥門結構

a.除非有其他要求，宜優先選用標準通徑閥門

b.除非有其他要求，宜優先選用焊接連接結構。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，應選擇焊接連接。

c.當采用螺墳連接時，應附加密封焊。

d.濕硫化氫環境下應用的閥門，由于需要焊后熱處理，因此DN40及以下的焊接網門應采用短管連接，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.應采用優質金屬材料，并能耐硫化氫腐蝕。當構成硫化物應力腐蝕敏感環境時，材料應滿足NACE MRO103/NACE MRO175的要求。

b.當構成硫化物應力腐蝕較感環境時，栓連接閥蓋螺檢材料應滿是NACE MR0103/NACE MRO175的要求。

c.當介質環境構成統化物應力腐恢敏感環境時，閥桿及其他內件材料也應滿足NACEMRO103/NACE MR0175要求。

d.當構成硫化物應力腐法敏感環境時，接觸介質的閥門零部件材料應盡可能減小電位差，以避免嚴重的電偶腐蝕發生。

e.當介質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合金的方式進行表面硬化。同桿表面應進行合道的表面硬化，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構要求，應要求閥門生產商進行相應的產品試驗，并按要求的泄漏等級進行驗收。

c.對于非金屬密封閥門，當要求火災安全時，宜進行產品的火災安全抽檢試驗。

⑤其他方面

硫化物應力腐蝕開裂是一種十分危險的金屬失效方式，往往在沒有預兆的情況下突然發生。所以，當介質環境被判斷為硫化物應力腐蝕開裂敏感環境時，應對金屬部件的質量加以重視。

首先，硫化物應力腐蝕開裂與金屬構件中的殘余應力有關，無論這個殘余應力是變形加工殘余應力還是焊接殘余應力。有資料顯示，同樣的濕硫化物介質環境，當金屬構件進行了消除殘余應力熱處理后，發生硫化物應力腐蝕開裂的概率會降低70%。殘余應力的存在與否及存在程度，可通過硬度檢測進行判斷。因此，濕硫化物應力腐蝕開裂敏感環境應用的金屬材料應進行硬度限制。

其次，所有應力腐蝕開裂都具有強烈的缺口敏感效應，所以，濕硫化物應力腐蝕開裂敏感環境應用的閥門承壓金屬部件，應嚴格控制表面缺陷。濕硫化氫環境下的反應氫容易滲透到金屬內部，引起氫致開裂(HIC)和/或氫致誘導開裂(SOHIC)等。所以，還應對金屬材料的內部缺陷、非金屬夾雜物、硫和磷雜質元素等進行適當的抑制.

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