臨氫壓力容器設(shè)計(jì)臨氫——與氫氣接觸的壓力容器。如加氫，制氫裝置的容器。氫制脆性開(kāi)裂。氫腐蝕1.1〔t>22℃〕〔離〕子透過(guò)外表層，固溶到金〔主要是晶界〕向鋼內(nèi)集中。侵入鋼中的氫與鋼中滲碳體〔FeC〕和不穩(wěn)定的碳化物析出的碳起化學(xué)反響生成甲烷。32H FeC3FeCH2 3 4C2H2CH4或C4HCH4〔在晶界上〕甲烷的集中力量很低，聚攏在晶界原有的微觀空隙內(nèi)和鋼材缺陷處，與C〔滲碳體中碳原子的集中補(bǔ)充固溶碳原子的集中補(bǔ)充集中使該處由微裂紋變?yōu)榱鸭y。假設(shè)在近鋼外表的分層夾雜等缺陷中集聚形成鼓喪失。在氫的作用下，有外表脫碳和內(nèi)部脫碳兩種。1〕在t>565℃，P<1.4MPa的氫2〕當(dāng)t>220℃，P>1.4MPa時(shí)，氫會(huì)使鋼發(fā)生內(nèi)部脫碳，使碳化物分解，裂紋形成氫蝕。即當(dāng)溫度較高壓力較低〔但P>1.4MPa〕時(shí)，外表脫碳比內(nèi)部腐蝕來(lái)的快，當(dāng)壓力較高溫度較低〔t>220℃〕時(shí)，碳的集中力量大大減低，內(nèi)部氫蝕可能在沒(méi)有明顯外表脫碳的狀況下發(fā)生。強(qiáng)度、塑性下降，呈脆斷性破壞。氫蝕一旦發(fā)生，便無(wú)法消退，是不行逆的。影響氫蝕的因素溫度和壓力的影響和脫碳反響速度。壓力：氫壓力提高，可使氫易于滲透入鋼中，由于生成甲烷是體積縮小了為什么高溫低壓力只發(fā)生外表脫碳的緣由，溫度高為碳的集中供給了有利條件，使甲烷反響在外表發(fā)生。溫度：在某一壓力下，開(kāi)頭發(fā)生氫蝕的溫度稱(chēng)為氫蝕的溫度，它常是衡以至超過(guò)了正常使用的壽命。對(duì)于發(fā)生氫蝕的壓力、溫度組合條件，Nelson〔納爾遜〕提出了一曲線〔他總結(jié)了美國(guó)殼牌石油公司和其他操作閱歷與試驗(yàn)數(shù)據(jù)，于1949年提出，其后又屢次修訂。含碳量的影響目前還沒(méi)有一個(gè)比較全都的說(shuō)法。避開(kāi)氫蝕的四項(xiàng)措施：1〕為防止氫蝕避開(kāi)生成甲烷，就要參加能生成強(qiáng)碳化物的合金元素，使碳化物不易為氫所分解，削減甲烷的生成。2〕削減金屬晶粒的界面能降低裂紋成核速度。3〕4〕降低碳在鋼中的集中速度。含金元素的影響鉻——在低碳鋼中的鉻主要存在于滲碳體〔FeC〕中，此鉻提高了碳化3了甲烷的生成時(shí)機(jī)，提高了抗氫力量。Mo——鉬對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化的作用，同時(shí)也能提高碳化物的穩(wěn)定性。鉬在鋼中又形成特別的碳化物。、V——釩與碳、氮、氧都有極強(qiáng)的結(jié)合力，在鋼中形成極穩(wěn)定的碳化物〔VC〕及氮化物〔VN

，這些氮化物和氧化物使鋼在高溫下仍保持細(xì)晶粒組4 3 4 3織，大大增加了鋼在高溫高壓下對(duì)氫的穩(wěn)定性Cr、Mo、V都可挺高鋼的高溫強(qiáng)度〔長(zhǎng)久極限，蠕變極限上升，所以抗高溫氧化〕又降低碳在鋼中的集中速度。熱處理的影響碳化物的球化處理，由于減小了外表度，界面能減小延長(zhǎng)了孕育期，如0.19%C鋼，在710℃球化處理。淬火+回火處理溫度愈高，脫碳速度愈小，這是由于碳化物尺寸加大，脫碳時(shí)間長(zhǎng)。廠冷加工的影響而加速氫蝕裂紋，且裂紋易擴(kuò)展。平。納爾遜曲線從圖中可看出，當(dāng)t 200℃時(shí)，即使壓力再高，選碳鋼或碳錳鋼即可，如加氫中的冷高分，合成氨中的合成塔，由于壓力高選高強(qiáng)度的碳錳鋼即可。CrMo選擇的相應(yīng)鋼材。CrMo含量上升，則抗氫性能上升。實(shí)線上部的鋼表示抗氫蝕，虛線上部發(fā)生外表脫碳。氫分壓〔〕 鋼在氫環(huán)境中的操作極限

溫度(℃)6Cr-0.5Mo鋼、3Cr-1Mo鋼、2.25Cr-1Mo鋼、1.25Cr-0.5Mo1Cr-0.5Mo鋼、碳鋼?！睬€〕選鋼時(shí)，尚需在操作溫度和操作氫分壓的根底上〔操作+28℃、操作氫分壓+0.35MPa〕CrMo鋼CrMo鋼回火脆化的一般特性Cr、MoCrMo淬透性強(qiáng)。但CrMo鋼長(zhǎng)期在高溫下會(huì)發(fā)生回火脆化的性質(zhì)，使沖擊韌性下降，或脆韌性轉(zhuǎn)變溫度上升。1)370-595℃的溫度范圍長(zhǎng)期操作產(chǎn)生，溫度越高，脆化越快。伸性能無(wú)明顯差異，回火脆化程度一般靠韌性轉(zhuǎn)變溫度的上升來(lái)說(shuō)明。Cr2—3%CrMo3Cr-1Mo鋼，2.25Cr-1Mo鋼。P、Sb、Sn、As微量元素含量對(duì)脆化影響顯著，Si、Mn對(duì)脆化有促進(jìn)作用。性高。脆化敏感性的程度按馬氏體、貝氏體、珠光體的挨次降低。脆化是可逆的，脆化了的鋼在593℃以上加熱一段時(shí)間可脫脆。CrMo鋼回火脆化的緣由CrMo鋼長(zhǎng)期在370-595℃期間，雜質(zhì)P、Sb、Sn、As等微量有害元素向擊韌性有較大影響。CrMo鋼的回火脆化與化學(xué)成分和金相組織有親熱關(guān)系?；鼗鸫嗷c化學(xué)成分的關(guān)系含Cr2—3%CrMo2.25Cr-1Mo鋼、3Cr-1Mo鋼，3Cr-1Mo鋼回火脆化最嚴(yán)峻。CrMoPSbSnAs等微量有害元素的含量，所以降低脆化敏感性的方法是盡可能降低這些元素的含量。日本渡邊等人對(duì)鋼〔SbAs的影響較少表示脆化敏感系數(shù)：=〔Si+Mn〕×〔P+Sn〕×1040.15代入〕X表示：0.01%100ppm代入〕系數(shù)應(yīng)掌握在120%，X系數(shù)應(yīng)掌握在15ppm。CrMo鋼回火脆化的措施掌握化學(xué)成分使系數(shù)應(yīng)掌握在120%，X 15ppm?；鼗鸫嗷怯晌⒘坑泻υ匮貖W氏體晶界產(chǎn)生偏析所致，其中P的影響最大，另外Si、Mn元素對(duì)脆化起促進(jìn)作用，所以掌握鋼中Si、Mn含量和微量有害物質(zhì)是防止產(chǎn)生脆化的根本措施同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)易的評(píng)定鋼材回火脆化傾向的方法來(lái)評(píng)定鋼材可能產(chǎn)生的回火程度承受回火程度小的鋼脆化傾向評(píng)定合格的鋼有害元素P是從礦石中來(lái)的，所以必需從礦石的選礦冶煉來(lái)掌握，承受電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐，如爐外精煉〔二次精煉，提高鋼材內(nèi)部質(zhì)量，如鋼色脫氣、真空吹氧脫碳等〔精制脫碳精制脫硫、精制脫磷、脫氮等微量有害雜質(zhì)去除技術(shù)。評(píng)定鋼材回火脆化傾向的方法V型坡口沖擊功的下降，通常承受脆化前后的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度差VTr54來(lái)表示：沖擊功〔〕

未脆化

脆化后試驗(yàn)溫度△效，這就要長(zhǎng)達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)的時(shí)間，工程上難以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)普遍承受美國(guó)通用電氣公司開(kāi)發(fā)，經(jīng)美國(guó)SOCAL公司改進(jìn)，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)展的使鋼材產(chǎn)生肯定程度脆化的模擬法，即分布冷卻法〔stepcoolin。轉(zhuǎn)變溫度的增加值VTr54來(lái)衡量鋼材和焊縫金屬脆化傾向的程度。此值越大，則脆化傾向越明顯。空冷溫度空冷〔℃〕時(shí)間分布冷卻脆化處理程序取步冷前后各八組試樣按-80℃、-60℃、-40℃、-30℃、-10℃、0℃、20℃、40℃88×3=248×3=24個(gè)試樣共48〔其中須經(jīng)-30℃的沖擊試驗(yàn)〕得出兩條轉(zhuǎn)變溫度曲54對(duì)應(yīng)的兩條曲線轉(zhuǎn)變溫度差VTr54值，則：VTr54+3VTr5424℃或VTr54+2.5VTr5410℃沖擊功〔〕溫度△A——步冷試驗(yàn)前沖擊功與試驗(yàn)溫度的關(guān)系曲線VTr54——經(jīng)最小模擬焊后熱處理的夏比〔V型坡口〕沖擊功為54焦耳時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度〔℃〔試驗(yàn)溫度〕VTr54——經(jīng)最小模擬焊后熱處理+〔階梯冷卻后的夏比沖擊功54焦耳時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度的增量〔℃。CrMo鋼壓容在制造中的要求+回火狀態(tài)供貨〔當(dāng)板厚時(shí)允許加速冷卻〕使鋼材晶粒細(xì)化，的材料。100%UT。逐張進(jìn)展化學(xué)成分、力學(xué)性能的試驗(yàn)。+真空脫氣精煉工藝冶煉的本質(zhì)細(xì)晶粒冷靜鋼。X、脆化敏感性系數(shù)的計(jì)算應(yīng)符合要求。進(jìn)展回火脆化傾向評(píng)定。A、B、C、D四類(lèi)，A、C類(lèi)屬塑性?shī)A渣FeO，B+D2級(jí)；A+B+C+D4級(jí)。拉伸試驗(yàn)——MaxPWHT沖擊試驗(yàn)——MaxPWHT、MinPWHT各一套回火脆化傾向的評(píng)定——MinPWHT彎曲——MinPWHTMaxPWHT8〕MT焊接時(shí)CrMo鋼選低氫焊條，焊前預(yù)熱；保持中間溫度，不能低于預(yù)熱溫度；假設(shè)中斷焊接，仍不能低于中間溫度；檢測(cè)：100%，全部焊縫及返修處UT——封頭等成形和正火處理后。A、B、C、D，RT試驗(yàn)后。ISRHB≤225〔布氏硬度〕2氫脆機(jī)理——?dú)浯?。影響氫脆的因?〕溫度——在-100℃-100℃范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生氫脆，-30℃-30℃最為嚴(yán)峻。3〕材料強(qiáng)度影響——s越高脆化越猛烈，所以高強(qiáng)鋼、預(yù)應(yīng)變、冷加工、時(shí)效處理易引起氫脆，含C量高的氫脆性越大。鋼氫脆的特征1〕具有延遲破壞的特征。3〕彈性極限不變，強(qiáng)度極限下降。4〕屈服極限越高，脆性越明顯。在-100℃-100℃范圍內(nèi)可能產(chǎn)生氫脆。壓應(yīng)力不產(chǎn)生氫脆，只有壓應(yīng)力產(chǎn)生氫脆。氫在鋼中的狀態(tài)氫在鋼材缺陷處以離子狀態(tài)存在。中等缺陷處如晶界、相界，以原子狀態(tài)存在。大的缺陷處如孔隙、裂紋、鼓泡處以分子狀態(tài)存在。臨氫壓力容器中的氫濃度成正比，隨溫度上升而上升。2.25Cr-1Mo鋼的平衡溶解度1C134.9(P)2exp(3280/T)1061℃ 氫分〔MPa〕 加氫反響器45418.06.28加氫反響器4358.03.71重整反響器5402.03.38重整反響器5400.82.1432〕板材在肯定溫度下有含氫量。3〕有肯定的約束力。1〕S2〕S≤0.01%，S≤0.005%。改鋁脫氧為硅脫氧。承受低氫焊條，焊劑預(yù)熱，焊后熱處理。HS。2酸洗后進(jìn)展外表處理，電鍍后烘烤以消退吸取的氫，焊接時(shí)濕度要小。臨氫壓力容器的選材高溫高壓時(shí)H

SCr-Mo2Cr-MoH

S腐蝕〔SH22HSHSFeHSFeSH2 2 2 2FeSH

S進(jìn)一步腐蝕，但氫氣能滲到FeS2FeS高溫高壓時(shí)H低溫時(shí)

S16MnR(HIC)2低溫時(shí)，H

SHS210-20子，產(chǎn)生極大的應(yīng)力，造成氫損傷，并產(chǎn)生裂紋，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。HS在水中電離2HSHHS HSHS22溶液中含有H 、HS 、S2 和H

S 分子，對(duì)金屬腐蝕為氫去極化作用。2陽(yáng)極反響：Fe2eFe2 Fe2S2FeS 或Fe2HSFeSHe2H2e2HH2H〔SSCC導(dǎo)致的氫鼓泡HB，氫致開(kāi)裂〔HIC〕,應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂〔SOHIC〕SSCCH

O/H2

S環(huán)境下和拉伸應(yīng)力共同作用下的開(kāi)裂，通常在高2SSCC，這與氫滲透有關(guān)，PHH關(guān)。

S濃度有2〔如空隙、夾渣、硫化物夾渣處〕結(jié)合成氫分子所致。在材料中加鈣，掌握硫化物外形是有效的。50mg/LH

SHIC。2SOHIC是在拉應(yīng)力作用下與HIC裂紋連的小鼓泡，導(dǎo)致的開(kāi)裂，SOHICHIC結(jié)論：SSCCSSCC〔焊后熱處理。HB、〔特別是剩余應(yīng)力HB、、SOHICPWHT。

S20R、2

07Cr2AlMoRE 板、08Cr2AlMo、09Cr2AlMoRE09Cr2AlMoRE

H2

S+HCNHCN>51Pa，PH≤9〕2S≤0.003〔S≤0.002%P≤0.015%，板原方向≥35%。16Mn〔HICS≤0.002〔P≤0.008%，Mn≤1.3〔板〕鍛件：S≤0.001%，P≤0.012%，Mn≤1.3%，Ceq≤0.43%。MnS55級(jí)以上。GB6654-1996a:應(yīng)進(jìn)展抗氫裂紋〔HIC〕試驗(yàn)〔20×20×100mm，T/2NACE,TM-0284。要求：PH=3-4.5CLR≤10%，CTR≤3%，