氢气管线及其对阀门的要求
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2.管线的材质以及流速
(1)氢气管线材质的选择
按照国家氢气站设计标准规定，氢气管道的管 材应采用无缝钢管。如对氢气纯度有严格要求时， 选用的材料有所不同： ①气体纯度大于或等于99.999%，应采用内壁电抛 光的低碳不锈钢管(316L)或内壁电抛光的不锈钢管 (304)。 ②气体纯度大于或等于99.99%，应采用内壁电抛光 的不锈钢管(304)，或者无缝钢管。 ③气体纯度小于99.99%，选用无缝钢管。
2020/5/31
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其实氢腐蚀从理论上分成以上三种，而实际中 三种腐蚀几乎同时存在。所以遇到氢腐蚀环境（临 氢环境）的设备一般按纳尔逊曲线进行选材，并要 引起高度重视 。
常用的抗氢材料有奥氏体不锈钢、沉淀强化奥 氏体合金、低合金钢、铝合金及铜合金等。
2020/5/31
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二.氢气设备及其管道
1.设备、管线的安全要求
一般认为,在电镀Zn、Cd、Sn、Pb时,渗入钢件的氢 容易残留下来,而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金属镀层具有 低氢扩散性和低氢溶解度,渗氢较少。
4.镀前去应力和镀后去氢以消除氢脆隐患等
2020/5/31
Fra Baidu bibliotek11
（3）氢蚀
定义：在高温高压环境下，氢进入金属内与一种组 分或元素产生化学反应使金属破坏，称为氢蚀。
氢气管线及其阀门的要求
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目目 录录
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
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一.氢气的性质以及对材料的影响
1.氢气的物理性质
氢气（H2）是一种易燃易爆的气体 （属于危险化学品）。在标准状态下 （一个标准大气压/760mm Hg），氢气是 一种无色，无味、无毒的气体,无腐蚀性， 但有很强的渗透性，常温下可透过橡皮 和乳胶管。氢气的密度为0.09kg/m3，比 空气轻。氢气微溶于水、乙醇和乙醚 。
（4）对氢气设备、管道和阀门等连接点进行漏 气检查时，应使用中性肥皂水或携带式可燃气体 检测报警仪，禁止使用明火进行漏气检查。
（5）爆炸危险区域内电气设备应符合防爆要求， 因需要在爆炸危险区域使用非防爆设备时应采取 隔爆措施。
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（6）氢气管道应设置分析取样口、吹扫口， 其位置应能满足氢气管道内气体取样、吹 扫、置换要求；最高点应设置排放管，并 在管口处设阻火器。 （7）氢气管道、阀门及水封等出现冻结时， 作业人员应使用热水或蒸汽加热进行解冻， 且应带面罩进行操作。禁止使用明火烘烤或 使用锤子等工具敲击。
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(2)碳素钢管中氢气最大流速
设计压力（MPa） ＞3.0
最大流速（m/s） 10
0.1～3.0
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工作压力（MPa）
＜0.1 ＞1.6 0.1～1.6
＜0.1
最大流速（m/s）
3
2.氢气的化学性质
（1） 可燃性
氢气极易燃烧，纯净的氢气在空气里安静 地燃烧，产生淡蓝色的火焰，放出热量。由于 氢气无色无味，燃烧时火焰是透明的，因此其 存在不易被感官发现。氢气、氧气混合燃烧火 焰温度为2100-2500℃，其中氢气在空气中的爆 炸极限为4.2%-74%，在氧气中的爆炸极限为 5.0%-94.3%。
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产生氢鼓包的腐蚀环境：介质中通常含有硫化氢、 或者砷化合物、或者氰化物、或者含磷离子等毒素，这 些介质阻止了放氢反应。
预防措施：消除工况中的毒素介质；如果不能消 除，选用空穴少的镇静钢；也可采用对氢渗透低的奥 氏体不锈钢；或者采用镍衬里、塑料保护层、玻璃钢 衬里等；有时加入缓蚀剂。
2020/5/31
氢气和氟、氯、一氧化碳混合均有爆炸的危 险，其中，氢与氟的混合物在低温和黑暗环境 就能发生自发性爆炸，与氯的混合比为1：1时， 在光照下也可爆炸。
4
氢气之爆炸范围
4 18
空气中
4.7 15
氧气中
59 74.2 90 93.9
0
20
40
60
80
100
空气、氧气中混入氢气的体积占总体积之比%
最强烈的爆炸范围
（1）氢气站或者供氢设备的安全设置应包括： ①应设有安全泄压装置，如安全阀等；②氢气 罐顶部最高点，应设氢气放空管；③应设压力 测试仪表；④应设氮气吹扫置换接口。
（2）氢气设备应严防泄漏，所用的仪表及阀 门等零部件密封应确保良好，定期检查，对设 备发生氢气泄漏的部位应及时处理。
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（3）在氢气管道与其相连的装置、设备之间应 安装止回阀，界区间阀门宜设置有效隔离措施， 防止来自装置、设备的外部火焰回火至氢气系统。 氢气作焊接、切割、燃料和保护气等使用时，每 台(组)用氢设备的支管上应设阻火器。
5
6
（2）还原性
氢气具有很强的还原性。利用其还原 性，氢气被广泛的应用于钢铁企业不锈钢 冷轧和碳钢冷轧卷板退火时的保护气体。 氢气不但对带钢具有防氧化的作用，而且 对带钢上的铁锈具有还原作用，这样就实 现了带钢的光亮退火 。
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3.氢气对金属材料的影响
（1）氢鼓包
定义：氢原子扩散到金属内部（大部分通过器 壁），在另一侧结合为氢分子逸出。如果氢原子扩 散到钢内空穴，并在该处结合成氢分子，由于氢分 子不能扩散，就会积累形成巨大内压，引起钢材表 面鼓包甚至破裂的现象称为氢鼓包。低强钢，尤其 是含大量非金属夹杂物的钢，最容易发生氢鼓包。
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（2）氢脆
定义：氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子， 造成应力集中，超过钢的强度极限，使得金属 晶格高度变形，在钢内部形成细小的裂纹，又 称白点。氢脆只可防，不可治。氢脆一经产生， 就消除不了。
氢脆现象
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避免和消除的措施：
1.选用对氢脆不敏感的材料，如选用含Ni、Mo的合 金钢。 2.减少金属中渗氢的数量。若采用酸洗，需要在酸洗 液中添加缓蚀剂；在除油时，采用化学除油、清洗剂 或溶剂除油；在电镀时，碱性镀液或高电流的镀液渗 氢量都较少。 3.采用低氢扩散性和低氢溶解度的镀涂层
预防措施：选用抗氢钢。可选用16MnR（HIC）、 15CrMoR（相当于1Cr-0.5Mo）、14Cr1MoR（相当于 1.25Cr-0.5Mo）、2Cr-0.5Mo、2.25Cr-1Mo、2.25Cr1Mo-0.25V、3Cr-1Mo-0.25V等。抗氢钢中的Cr和Mo能 形成稳定的碳化物，这样就减少了氢与碳结合的机会， 避免了甲烷气体的产生。
2.管线的材质以及流速
(1)氢气管线材质的选择
按照国家氢气站设计标准规定，氢气管道的管 材应采用无缝钢管。如对氢气纯度有严格要求时， 选用的材料有所不同： ①气体纯度大于或等于99.999%，应采用内壁电抛 光的低碳不锈钢管(316L)或内壁电抛光的不锈钢管 (304)。 ②气体纯度大于或等于99.99%，应采用内壁电抛光 的不锈钢管(304)，或者无缝钢管。 ③气体纯度小于99.99%，选用无缝钢管。
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其实氢腐蚀从理论上分成以上三种，而实际中 三种腐蚀几乎同时存在。所以遇到氢腐蚀环境（临 氢环境）的设备一般按纳尔逊曲线进行选材，并要 引起高度重视 。
常用的抗氢材料有奥氏体不锈钢、沉淀强化奥 氏体合金、低合金钢、铝合金及铜合金等。
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二.氢气设备及其管道
1.设备、管线的安全要求
一般认为,在电镀Zn、Cd、Sn、Pb时,渗入钢件的氢 容易残留下来,而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金属镀层具有 低氢扩散性和低氢溶解度,渗氢较少。
4.镀前去应力和镀后去氢以消除氢脆隐患等
2020/5/31
Fra Baidu bibliotek11
（3）氢蚀
定义：在高温高压环境下，氢进入金属内与一种组 分或元素产生化学反应使金属破坏，称为氢蚀。
氢气管线及其阀门的要求
1
目目 录录
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
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一.氢气的性质以及对材料的影响
1.氢气的物理性质
氢气（H2）是一种易燃易爆的气体 （属于危险化学品）。在标准状态下 （一个标准大气压/760mm Hg），氢气是 一种无色，无味、无毒的气体,无腐蚀性， 但有很强的渗透性，常温下可透过橡皮 和乳胶管。氢气的密度为0.09kg/m3，比 空气轻。氢气微溶于水、乙醇和乙醚 。
（4）对氢气设备、管道和阀门等连接点进行漏 气检查时，应使用中性肥皂水或携带式可燃气体 检测报警仪，禁止使用明火进行漏气检查。
（5）爆炸危险区域内电气设备应符合防爆要求， 因需要在爆炸危险区域使用非防爆设备时应采取 隔爆措施。
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（6）氢气管道应设置分析取样口、吹扫口， 其位置应能满足氢气管道内气体取样、吹 扫、置换要求；最高点应设置排放管，并 在管口处设阻火器。 （7）氢气管道、阀门及水封等出现冻结时， 作业人员应使用热水或蒸汽加热进行解冻， 且应带面罩进行操作。禁止使用明火烘烤或 使用锤子等工具敲击。
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(2)碳素钢管中氢气最大流速
设计压力（MPa） ＞3.0
最大流速（m/s） 10
0.1～3.0
15
工作压力（MPa）
＜0.1 ＞1.6 0.1～1.6
＜0.1
最大流速（m/s）
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2.氢气的化学性质
（1） 可燃性
氢气极易燃烧，纯净的氢气在空气里安静 地燃烧，产生淡蓝色的火焰，放出热量。由于 氢气无色无味，燃烧时火焰是透明的，因此其 存在不易被感官发现。氢气、氧气混合燃烧火 焰温度为2100-2500℃，其中氢气在空气中的爆 炸极限为4.2%-74%，在氧气中的爆炸极限为 5.0%-94.3%。
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产生氢鼓包的腐蚀环境：介质中通常含有硫化氢、 或者砷化合物、或者氰化物、或者含磷离子等毒素，这 些介质阻止了放氢反应。
预防措施：消除工况中的毒素介质；如果不能消 除，选用空穴少的镇静钢；也可采用对氢渗透低的奥 氏体不锈钢；或者采用镍衬里、塑料保护层、玻璃钢 衬里等；有时加入缓蚀剂。
2020/5/31
氢气和氟、氯、一氧化碳混合均有爆炸的危 险，其中，氢与氟的混合物在低温和黑暗环境 就能发生自发性爆炸，与氯的混合比为1：1时， 在光照下也可爆炸。
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氢气之爆炸范围
4 18
空气中
4.7 15
氧气中
59 74.2 90 93.9
0
20
40
60
80
100
空气、氧气中混入氢气的体积占总体积之比%
最强烈的爆炸范围
（1）氢气站或者供氢设备的安全设置应包括： ①应设有安全泄压装置，如安全阀等；②氢气 罐顶部最高点，应设氢气放空管；③应设压力 测试仪表；④应设氮气吹扫置换接口。
（2）氢气设备应严防泄漏，所用的仪表及阀 门等零部件密封应确保良好，定期检查，对设 备发生氢气泄漏的部位应及时处理。
14
（3）在氢气管道与其相连的装置、设备之间应 安装止回阀，界区间阀门宜设置有效隔离措施， 防止来自装置、设备的外部火焰回火至氢气系统。 氢气作焊接、切割、燃料和保护气等使用时，每 台(组)用氢设备的支管上应设阻火器。
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6
（2）还原性
氢气具有很强的还原性。利用其还原 性，氢气被广泛的应用于钢铁企业不锈钢 冷轧和碳钢冷轧卷板退火时的保护气体。 氢气不但对带钢具有防氧化的作用，而且 对带钢上的铁锈具有还原作用，这样就实 现了带钢的光亮退火 。
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3.氢气对金属材料的影响
（1）氢鼓包
定义：氢原子扩散到金属内部（大部分通过器 壁），在另一侧结合为氢分子逸出。如果氢原子扩 散到钢内空穴，并在该处结合成氢分子，由于氢分 子不能扩散，就会积累形成巨大内压，引起钢材表 面鼓包甚至破裂的现象称为氢鼓包。低强钢，尤其 是含大量非金属夹杂物的钢，最容易发生氢鼓包。
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（2）氢脆
定义：氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子， 造成应力集中，超过钢的强度极限，使得金属 晶格高度变形，在钢内部形成细小的裂纹，又 称白点。氢脆只可防，不可治。氢脆一经产生， 就消除不了。
氢脆现象
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避免和消除的措施：
1.选用对氢脆不敏感的材料，如选用含Ni、Mo的合 金钢。 2.减少金属中渗氢的数量。若采用酸洗，需要在酸洗 液中添加缓蚀剂；在除油时，采用化学除油、清洗剂 或溶剂除油；在电镀时，碱性镀液或高电流的镀液渗 氢量都较少。 3.采用低氢扩散性和低氢溶解度的镀涂层
预防措施：选用抗氢钢。可选用16MnR（HIC）、 15CrMoR（相当于1Cr-0.5Mo）、14Cr1MoR（相当于 1.25Cr-0.5Mo）、2Cr-0.5Mo、2.25Cr-1Mo、2.25Cr1Mo-0.25V、3Cr-1Mo-0.25V等。抗氢钢中的Cr和Mo能 形成稳定的碳化物，这样就减少了氢与碳结合的机会， 避免了甲烷气体的产生。