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1、2021/9/21临氢、硫化氢安全管理二O一一年十一月十一日 新疆塔里木2021/9/22前言石油化工行业是国民经济的基础行业，是能源及材料的提供者。随着石油化工工业的发展，生产规模、单套装置生产能力不断扩大。千万吨级炼油、百万吨级乙烯装置的设计投产成为一种趋势。2021/9/23前言石油化工企业生产过程中的原料、产品、副产品多具有易燃、易爆、有毒及具有腐蚀性等特点,且设备运行条件多为高温、高压。一旦发生事故，后果极为严重。因此安全问题显得尤其重要。2021/9/24前言以炼油为例，加氢裂化集炼油技术、高压技术和催化技术为一体，是重质馏分油深
2、加工的主要工艺之一。加氢裂化工艺物流中的氢气具有强爆炸危险性和穿透性；反应产生的H2S为有毒气体；生产过程中由此引发的事故很多。因此人们对临氢、硫设备和管道的安全管理非常重视。2021/9/25事故案例2003年1月1日7时30分，因停电事故，至使沧州分公司焦化、重整加氢、空压站等生产装置和公用工程系统全面紧急停工，大量燃料气涌向气柜和火炬。为防止气柜上升过快，在控制室内气柜入口气缸阀未关的情况下，一操作人员到现场关气柜入口阀，在操作过程中，气柜水封突然被瓦斯气冲破，使大量的含硫（事后化验气柜内燃料气中的H2S含量为9％）燃料气连同凝析油、含硫
3、污水急剧冲出，在距气柜15m处，将该操作人员熏倒，送至医院抢救无效死亡。另外3名现场操作人员轻度中毒。2021/9/26事故案例1973年8月24日,维尔京群岛圣克罗伊工厂的一台新的加氢脱硫反应装置开车过程中,高、低压分离器之间高压管道的焊接处产生裂纹,随着管道破裂,氢和液态烃类大量泄漏出来,泄漏的介质被未知火源点燃,并燃烧了3h,期间大火随风沿着管架蔓燃,火焰吞噬了风扇和支架,空冷器落在管架上,砸坏了部分管道,又扩大了火势。事故直接损失3213万美元。2021/9/27氢的危害2021/9/28氢的危害主要表现在以下两方面:一定条件下,对设备
4、及管道材料具有腐蚀性,从而降低设备材料性能,造成设备及管道的损坏。氢气的泄露易引发火灾爆炸甚至二次灾害事故发生。2021/9/29氢对设备管道的腐蚀正常情况下，氢是以分子状态存在的，由于它的直径较大,不可能渗入金属中。但是在高温高压下或是在初生氢状态时，氢气可能变为原子氢而穿过金属表面层，扩散到金属晶格中，或穿透金属向外排出，即氢渗透。由于氢向钢材渗透，导致钢材的脆化。2021/9/210氢腐蚀分类氢腐蚀的主要形式为:氢脆表面脱碳内部脱碳2021/9/211氢脆氢脆仅是由于氢残留在钢中所表现出来的脆性,亦即由氢本身引起钢材脆化现象。氢原子渗入钢
5、材后，使钢材晶粒结合力下降，造成钢材的延伸率和断面收缩率下降或出现延迟破坏现象。若氢气由钢材中释放出去，钢材的机械性能仍可恢复。氢脆现象是可逆的，也称作一次脆化现象。2021/9/212表面脱碳钢中的氢在高温下移到表面，并在表面形成CH4，造成钢的表面脱碳。表面脱碳不形成裂纹，其影响是强度及硬度略有下降，而延伸率增加。（高温低氢分压）2021/9/213内部脱碳（氢腐蚀）高温高压下的氢渗入钢材之后和不稳定碳化物形成甲烷。钢中甲烷不易逸出，就在晶界或夹杂物附近聚集，形成很高压力（约105~106MPa），足以使钢材产生裂纹或鼓泡，并使强度和韧性显
6、著下降。这种腐蚀反应是不可逆的，属永久性脆化。Fe3C+2H2CH4+3Fe2021/9/214氢腐蚀的特点发生氢腐蚀时，部件并不减薄，亦不易察觉外观变化，许多裂纹在钢中发展，使钢的强度逐步降至很低的水平，在高压下发生爆裂。2021/9/215氢腐蚀的防护抗高温高压氢腐蚀材料的选用及注意事项:多少年来都是按照“纳尔逊(Nelson)曲线来选择抗氢材料。该曲线由美国的Nelson在实验的基础上绘制而成。曲线中规定了碳钢及珠光体耐热钢在不同温度及对应的氢分压条件下使用的安全限度,钢在Nelson曲线以下的温度和氢分压下是安全的。Nelson曲线只适
7、用于氢腐蚀，不适于氢脆.2021/9/216Nelson曲线2021/9/217在应用这个图线进行选材时，还应该注意以下几点：本图线只涉及到材料抗高温氢腐蚀的性能，它并不考虑在高温时其它重要因素如H2S共同作用引起的损伤。由于纳尔逊曲线已经过多次修订，使用时务必按照最新版的曲线选用，才能保证使用的可靠性。现为APIRP(推荐准则)941(第5版)在依据此图线进行选材时，应尽量减少不利影响的杂质元素含量，注意控制非金属夹杂物的含量和作用应力水平以及进行充分的回火和焊后热处理等,这些对提高钢材抗高温氢腐蚀都是有好处的。2021/9/218氢脆的防护
8、氢脆是可逆的，氢脆发生在氢渗入后，温度恢复至150℃以下时。如在150℃以上某一区域保持恒温一段时间，钢中氢可彻底析出。2021/9/219氢脆的防护
