2月13日晚,中国工程院院士陈学东在JME学院网络公开课做“我国氢能储运装备技术进展”的报告。
面对1.2万人线上参与者,陈学东院士明确指出,金属常温高压氢脆问题可能被高估,大可不必“谈氢色变”。
众所周知,氢能在我国被定位为面向未来的战略性新兴产业。“在规范设计条件下,氢能储运装备的安全问题总体可控,氢能产业当前主要问题是通过技术迭代降低成本。”陈学东说。
值得指出的是,陈学东院士是合肥通用机械研究院院长,中国机械工业集团有限公司党委常委、副总经理 、总工程师,长期从事压力容器与管道安全工程技术的研究与应用。今年1月20日国务院总理李强主持召开专家、企业家和教科文卫体等领域代表座谈会,听取对《政府工作报告(征求意见稿)》的意见建议时,陈学东院士就在列。
1 氢脆为什么不是个事儿
所谓氢脆,是指金属材料在吸收氢原子后,导致其机械性能下降的现象,主要表现为韧性降低、脆性增加,严重时可能导致材料在低于设计负载的情况下突然断裂。
通俗理解,氢分子变成氢原子,钻进金属的微观缝隙里,当金属受到外力比如拉伸、压力时,让金属开裂,甚至断裂。
受高温高压临氢设备研究结论和使用经验影响,人们一直担心金属常温高压氢脆问题。
但是陈学东院士指出,“大量研究和实践表明,200℃以下、35MPa以下氢环境不易导致金属氢脆,室温基本无影响。”陈学东院士用身边事实举例,合肥通用机械研究院的石化装置,大量压力容器和管道在此条件下安全服役超过40年。
合肥通用院针对Q345R、30CrMo、X80等压力容器与管道常用钢开展系列试验,包括常温高压充氢、慢应变速率拉伸、WOL试样氢致开裂应力强度因子门槛值等。
比如常温高压、超高压充氢实验情况如下:
常温35MPa氢环境:氢几乎无法渗透进入Q345R、30CrMo、X80钢
常温70MPa氢环境:氢仍然难以渗透进入Q345R、30CrMo、X80钢,最大氢浓度增加0.16ppm30CrMo.
常温110MPa氢环境:氢少量进入30CrMo钢(增加0.40ppm),但仍难进入Q345R、X80钢(增加0.04~0.11ppm)
其他两种实验均无大的影响。因此,以上三种实验结论是:
常温、35MPa氢环境:对金属材料服役性能无明显影响
常温、70MPa氢环境:对金属材料服役性能影响不大
常温、110MPa氢环境:对金属材料服役性能影响可以接受
陈学东院士认为,需进一步发展金属氢脆微观表征与模拟计算方法,探寻金属常温高压氢脆的压力“拐点”。
至于常温超高压或常温高压高流速储氢条件下,氢脆临界压力也有待进一步研究。
2 氢能储运技术路线选择
陈学东院士预计,2025年内我国有望解决高压储氢,2030年解决液态储氢和固态储氢,2035年解决多元化储氢的产业链技术自主可控问题。
对于目前出现的氢能储运氨-氢路线、甲醇路线,陈学东院士认为,“技术实现没有难度,经济性、安全性、碳减排贡献需进一步分析。”
陈学东院士认为,氨-氢路线、甲醇路线,主要还是适合用于氢的远洋国际运输。
而对于车载燃料气瓶,陈学东院士认为无需频繁定期在役检验,只需实时监控泄漏即可。
原文标题 : 权威院士:氢脆被高估了!