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加氢站建设及工艺技术研究
氢气中的 SAE1020 钢密度的影响
（4）不锈钢复合层和堆焊层的影响。氢在奥氏体不锈钢中的溶解度比在铁素
体钢中溶解度约大一个数量级。氢在奥氏体不锈钢中的扩散系数比在铁素钢中的
扩散系数低两个数量级。完整冶金结合的奥氏体不锈钢复合层或堆焊层能降低作
用到母材中的氢分压。
二、氢脆
氢脆是由氢本身引起的钢材脆化现象。氢原子渗入钢材之后，使钢材中的原
子结合力降低，因而造成钢材的延伸率、断面收缩率、冲击韧性显著下降。在充
氢前后进行冲击和断裂韧性试验时，可以明显地看出这种影响。但这种脆性是可
逆的，一旦将氢从钢中脱出，钢材的力学性能就能恢复。
氢脆的危险主要存在于装置停工阶段。国外某公司于 20 世纪 70 年代就进行
了一系列实验，以确定防止加氢裂化反应器在停工过程中出现氢诱导裂纹扩展的
准则。在操作过程中反应器壳壁吸收了相当多的氢，其数值与壳体温度和氢分压
有关。在典型的加氢裂化反应器操作温度 440℃以下，反应器壳壁所吸收的氢可
溶解在钢中而且似乎是无害的（此时钢的塑性、韧性好）。然而，在停工冷却过
程中，氢在钢中的溶解度急剧地降低了（在环境温度下，几乎等于 0），除非冷却
速度慢得足以允许壳壁中所吸收的氢通过内外表面全部扩散出去，否则将出现过
饱和状态。当反应器壳壁冷却到 150℃以下时，大量的过饱和氢倾向于扩散到局
部应变处，如缺陷处或裂纹前端，这样就可能引起亚临界裂纹扩展。在 150℃以
下，不引起裂纹扩展的反应器壳壁允许的最大过饱和氢浓度称为安全氢浓度。现
已得知钢材的安全氢浓度随着钢材的强度水平、作用在裂纹上的拉应力以及潜在
裂纹尺寸的增加而降低。如果一台加氢裂化反应器壳壁开始停工时的初始氢浓度
超过了安全氢浓度，那么在反应器的停工程序中就应加入”脱氢处理”过程。下
面提出一个简单的估算方法供参考。
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