氢气流量计选型必须规避氢脆材质有哪些
氢气分子体积小,高压工况下易渗入金属晶格,引发氢脆开裂,计量腔体、探头、法兰、紧固件选材需避开易发生氢脆的材料,同时区分不同压力段禁用范围。
一、严禁使用的碳钢类材质
普通低碳钢、Q235、10#、20#钢材晶格间隙大,高压氢环境极易出现氢致裂纹,中高压制氢、加氢管路完全不可采用。这类材料短期承压就会产生内部微裂纹,存在泄漏风险,无论腔体还是连接配件都要直接排除。
低合金铬钼普通锻件,未做固溶特殊处理的型号,在压力循环工况下氢脆发展速度快,70MPa加注场景禁止选用。
二、不宜长期使用的普通不锈钢
1. 304不锈钢
钼元素含量偏低,仅能临时用于常压微量低压实验管路,1.6MPa以上中高压环境长期运行会逐步出现氢渗透,腔体、探头长期计量易形变漂移,贸易计量站点不推荐。
2. 未经固溶酸洗处理的奥氏体不锈钢
表面存在轧制应力,应力集中位置会加速氢脆产生,即便*号达标,热处理工艺不达标也需要规避。
三、需避开的有色金属与低耐蚀合金
普通铜、黄铜、青铜材质,氢气易与金属内部杂质反应产生氢脆,同时易发生气体渗透,仅可用于常压短期临时管路,高压计量部件禁止使用。
普通铸铝、未改性铝合金,高压循环压力下易出现晶间氢脆,防爆壳体以外过流接触部件不能选用。
四、密封配件规避材质
普通丁腈橡胶、天然橡胶、硅橡胶,高压氢气会穿透高分子结构,出现渗透泄漏,长期使用密封失效;低端氟橡胶耐受氢渗透能力弱,高纯高压场景需要替换为全氟醚材质。普通石棉、橡胶复合垫片,高压下易出现分层渗漏,高压法兰密封结构避开此类垫片。
五、紧固件禁用材质
普通碳钢螺栓、4.8级低强度合金螺栓,长期高压氢环境会发生氢脆断裂;无抗氢处理的普通不锈钢紧固件,频繁压力波动后螺纹易开裂,高压管路螺栓全部升级专用耐热抗氢合金。
六、分压力选材补充说明
1. 常压/低压≤1.6MPa实验室微量管线
可有限使用抛光304,碳钢、铜合金依旧规避;
2. 中压1.6~25MPa制氢压缩管路
淘汰304,选用316L电解抛光或镍基合金;
3. 35/70MPa加氢站高压贸易计量
完全禁用碳钢、铜、304,腔体选用抗氢锻造合金,密封采用金属硬密封。
补充选型要点
判断材质是否抗氢脆,优先核对材质氢相容性检测报告,有高压循环工况的点位,不能仅依靠基础*号判断,同时避开存在轧制应力、焊接应力未消除的加工件,减少氢脆诱发条件。


