隨著(zhù)石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是煤化工及其下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的工藝過(guò)程含有制氫、加氫裝置，且這些裝置的特點(diǎn)大多是化學(xué)反應過(guò)程含有高溫、高壓及高濃度的氫氣。在這些裝置的設計過(guò)程中，設計人員往往重點(diǎn)關(guān)注氫對設備材料的影響，而容易忽略氫對過(guò)程檢測儀表的影響，特別是對壓力變送器的影響。目前數顯壓力變送器膜片的材質(zhì)大多為３１６Ｌ、哈氏合金等，通過(guò)已投用項目的反饋，普通膜片材質(zhì)的壓力變送器，在含有氫氣介質(zhì)的工藝裝置上使用一段時(shí)間后，會(huì )出現輸出不穩定、零點(diǎn)漂移等現象，有的甚至出現膜片鼓包、破裂等。造成這些現象的原因主要是金屬膜片由于氫滲透而產(chǎn)生的氫脆現象。因此，在儀表設計選型的過(guò)程中除了按照相關(guān)規范選型外，還應考慮氫脆對壓力變送器的影響，提高所選儀表運行的穩定性，保證裝置的安全、平穩運行。
１ 氫脆現象
氫脆是指在金屬中發(fā)生的一些過(guò)程，這些過(guò)程導致金屬的承載能力因氫的出現而下降。但由于材料性能、加工工藝、環(huán)境、受力狀態(tài)不同，各種現象有較大差異。根據引起氫脆的氫的來(lái)源不同，氫脆可分成兩大類(lèi)：內部氫脆，它是由于金屬材料在冶煉、鍛造、焊接或電鍍、酸洗過(guò)程中吸收了過(guò)量的氫氣而造成的；環(huán)境氫脆，它是在應力和氫氣或其他含氫介質(zhì)的聯(lián)合作用下引起的一種脆性斷裂，如儲氫的壓力容器中出現的高壓氫脆。文中所要討論的壓力變送器膜片的氫脆屬于第二類(lèi)氫脆即環(huán)境氫脆，主要是在氫環(huán)境下，氫氣分子在物理及化學(xué)作用下以氫原子的形式滲透變送器膜片而產(chǎn)生的氫脆。
２ 氫氣滲透壓力變送器膜片過(guò)程
氫氣雖然沒(méi)有腐蝕作用，但是有的滲透能力，即使在大氣環(huán)境中氫也會(huì )以各種途徑進(jìn)入金屬材料的晶格中，若在高溫、高壓和高濃度協(xié)同作用下，則會(huì )大幅加速氫的滲透能力。壓力變送器中與介質(zhì)接觸的部分主要是膜片，通常膜片的厚度只有０．０４～０．０８ｍｍ，是變送器中弱的部分，因而壓力變送器的氫脆現象主要表現在膜片上。，正常狀態(tài)下氫氣是以分子狀態(tài)存在的，氫氣分子不易滲透膜片，但當氫氣變?yōu)闅湓雍?，因為氫原子半徑很小，只有０．４６ｎｍ，因而在外力作用下能夠滲透變送器的膜片。其整個(gè)過(guò)程大致有以下幾個(gè)步驟：
１）氣體氫氣通過(guò)氣相擴散接近金屬表面。
２）氫氣和金屬表面化合物發(fā)生相互作用，即發(fā)生物理吸附和化學(xué)吸附。
３）由于化學(xué)吸附使分子氫氣的鍵合變得松弛或斷裂，在金屬表面發(fā)生原子或分子的重排，由此形成氫原子，其中部分氫原子通過(guò)擴散透過(guò)金屬膜片。
４）透過(guò)金屬膜片的部分氫原子又結合成氫分子。
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