氢渗透讨论

1.氢渗透指的是介质是氢气的情况下会发生渗透，还是介质含H分子都有可能渗透？

2.具体哪些介质需要考虑氢渗透，有没有实际案例参考

3.多高的温度和压力下会产生氢渗透？

以下是在API551里看到关于氢渗透的描述

Hydrogen permeation presents a difficult problem for diaphragm based devices. Hydrogen ions (i.e. protons) are
formed by galvanic action between dissimilar metals or surface corrosion at the diaphragm. Due to its small size, the
hydrogen ion migrates through the metal diaphragm. Once on the other side, it recombines forming a diatomic
molecule that cannot re-cross the diaphragm. Instead it becomes trapped in the fill fluid. This problem manifests itself
when the process pressure is dropped below the hydrogen vapor pressure causing the diaphragms to inflate. At that
point the transmitter output freezes or drops to zero.
Gold plating on stainless steel diaphragm seals helps control this problem. It reduces the permeability of the
diaphragm. Stainless steel is the least material affected and is the preferred base material. On the other hand,
tantalum is prone to hydrogen embrittlement and should not be used. Gold plating should be considered with the
following conditions:

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常见于变送器膜片，用镀金膜片或者改变膜片接液部分位置。

API 551 都说 following conditions:
看一下说了哪些情况呗……

氢渗透，氢穿过结构材料释放的过程。氢气分子体积小，能够透过材料的结构间隙渗透出来，此过程在高温高压时尤为显著。增加了氢气的储存难度和安全隐患，但可以作为一种氢气的缓释方法。是氢能系统实用阶段必须解决的技术关键之一。所以只要是含有氢分子的情况都会发生氢渗透，任何温度压力下都会发生，只是发生的速度快慢不同。

Xiphos 发表于 2022-11-11 22:35
API 551 都说 following conditions:
看一下说了哪些情况呗……

— wet hydrogen service;
— hydrogen in corrosive environments;
— hydrogen partial pressure ≥621 kPa (90 PSIA);
— for a transmitter temperature ≥43 °C (110 °F) when any hydrogen is present.

氢渗透是膜片基器件的一个难题。氢离子(即质子)则是由不同金属之间的电作用或膜片表面腐蚀形成的。

由于氢离子体积小，氢离子能通过金属隔膜迁移。一旦到了另一边，它就会重新结合形成双原子，体积增大不能再穿过隔膜的分子。

相反，它会被困在充填液中。这个问题很明显：当工艺压力降至氢蒸气压以下时，导致隔膜膨胀，氢分子脱出。

不锈钢膜片密封镀金有助于控制这个问题。它降低了渗透性膜。不锈钢是受影响最小的材料，是首选的基材。另一方面，

钽容易发生氢脆，不宜使用。镀金时应考虑配合

以下条件：

1Q019        测量氢气的压力膜片是否需要镀金
A：参考API 551中3.6.6，其明确四种情况应该考虑压力变送器膜片镀金：
1、湿氢场合；2、氢气在在腐蚀环境下；3、氢气分压≥621kPa；4、氢气环境下传感器温度≥43℃。
译文：3.6.6氢的渗透是膜片器件的一个难题。氢离子(即质子)是由不同金属之间的电偶作用或隔膜处的表面腐蚀形成的。由于体积小，氢离子通过金属隔膜迁移。一旦到了隔膜的另一边，它就会重新结合，形成一个不能再穿过隔膜的双原子分子。相反，它会被困在填充流体中。当工艺压力低于氢蒸汽压力时，这个问题就会表现出来，导致隔膜膨胀。此时发射机输出冻结或降为零。
不锈钢膜片密封上镀金有助于控制这个问题。它降低了隔膜的渗透性。不锈钢是受影响最小的材料，是首选的基材。另一方面，钽容易发生氢脆，不应使用。镀金应在以下条件下考虑：
湿氢服务；腐蚀性环境中的氢；氢气分压≥621 kPa (90 PSIA)；当任何氢存在时，变送器温度为≥43°C(110°F)。
压力变送器的膜片为减少传递过程中的压力损耗并防止受到测量介质腐蚀，一般采用具有一定弹性和防腐性能的金属薄壁材料（厚度介于40~80μm之间，不足0.1mm，各设备厂家略有不同），厂家的测量膜片材质有316L不锈钢、HC、Ta、Ti等。在高温高压且存在较高氢气浓度的场所极易容易出现氢脆现象，导致测量膜片韧性退化失去弹性，出现空腔鼓包或裂纹。随着时间推移氢分子甚至可以穿透测量膜片进去隔离硅油的传导液，气泡增加了压力传递过程中的损耗，还会直接干扰压力变送器的测量效果，导致压力变送器等点漂移、输出不稳定出现测量误差或令压力测量参数波动，甚至损坏仪表造成事故。（PS：氢气腐蚀种类：氢鼓包、氢脆、氢蚀。）

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