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【最新综述推荐】超高压临氢环境用抗氢钢研究进展||钢铁研究学报

2023-10-27 15:59:06

来源:钢铁研究学报

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摘 要:激波风洞在超高压氢环境下工作,面临着严重的氢损伤风险,对临氢材料提出了苛刻的条件,现阶段常规抗氢钢可能难以满足设备需求,因此,为保证超压临氢环境设备的安全运行,研究超高压环境用钢的氢损伤具有重要意义。以国内外的研究成果为基础,首先简要介绍了氢损伤机制及其影响因素,其次归纳总结了铬钼钢、单相奥氏体不锈钢、沉淀强化奥氏体合金及镍基合金的抗氢性能以及发展现状,最后展望了未来研究重点。 

关键词:超高压临氢环境;氢损伤;铬钼钢;奥氏不锈钢;沉淀强化奥氏体合金;镍基合金 

引用格式:

廖振洋,张继舜,赵吉庆,杨钢,孔荣宗. 超高压临氢环境用抗氢钢研究进展[J]. 钢铁研究学报,2023,35(9):1053-1064.

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963-20220330

重要图表:

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结语:本文主要介绍了国内外高压氢环境下材料氢损伤的研究进展,总结了几类典型抗氢钢的研究现状和应用情况。铬钼钢具有良好的综合性能和较好的经济性,作为储氢容器和加氢反应器有较长的应用历史,但铬钼钢随氢气压力升高性能劣化迅速,在超高压氢环境中应用风险较高。单相奥氏体不锈钢具有优良的抗氢性能,但其较低的强度限制了其适用范围。铁镍基沉淀强化奥氏体合金具有较好的室温和高温力学性能,但在预充氢条件下抗氢脆性能低于单相奥氏体合金,对于其在超高压氢环境下使用的安全性还需进一步验证。镍基合金与沉淀强化奥氏体合金类似,具有良好的抗高温氢腐蚀性能,但其抗氢脆性能更差。

    在未来,根据国家重大工程对超高压临氢设备提出的需求,有关抗氢材料的研究尚有以下问题需要解决:(1)常用的电化学充氢试验与实际工况不符,而超高压和高温高压氢环境下的原位检测困难,材料性能数据匮乏,需要进一步提升试验设备能力或改进实验方法,形成实验标准,并建立不同条件下材料的抗氢性能数据库。(2)氢脆机制目前仍不明确,多种机制的结合是进一步研究的方向,需要结合最新的实验与计算机模拟技术,结合宏观与微观层面更深入的了解氢脆的作用机制。(3)除了改善现有材料性能外,基于现有研究成果,从成分、组织设计等方面开发兼具高性能与低成本特点的新型高温抗氢材料也是未来方向之一。