16低碳与新能源|LowCarborn&NewEnergy2023年1月第42卷第1期网络出版时间：2022-12-26T12:52:01网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail//13.1093.TE.20221223.1140.001.html掺氢天然气环境CH4对管线钢氢脆的抑制行为刘刚1崔振莹1魏甲强2陈雷1姜堡垒1李东泽1谢常松31.中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院·山东省油气储运安全省级重点实验室；2.国家管网集团科学技术研究总院分公司；3.中国石油大学（华东）材料科学与工程学院摘要：H2在管线钢表面吸附并解离是H原子在钢基体中渗透扩散的前提条件，掺氢天然气管道内H2的存在增加了管道氢脆风险。基于分子动力学模拟与第一性原理计算方法，开展了管线钢表面H2吸附行为研究，得到不同掺氢比例下CH4与H2混合气的竞争吸附规律，明确了管线钢近壁面CH4的存在对H2解离行为的影响机制。研究发现：对于纯气体组分，CH4与H2均具有近壁吸附特性；对于CH4/H2混合组分，CH4具有优先吸附性，显著降低了管线钢表面H2的吸附浓度；通过第一性原理计算方法，发现CH4与H2在管线钢表面的吸附类型不同，CH4的存在不能阻止H2在管线钢表面的化学分解吸附行为，但可以有效降低H2分子出现在管线钢近壁面的概率。研究结果表明：掺氢天然气管道内氢分压无法准确定量反映管线钢表面H2浓度分布，开展相关研究时需考虑气体组分之间的竞争吸附行为。同时，CH4的存在将降低H2出现在管线钢近壁面的概率，在一定程度上可减小氢脆出现的可能。研究成果有助于深入理解掺氢天然气管道的氢脆发生机制。（图9，表3，参33）关键词：掺氢天然气管道；氢脆；竞争吸附；浓度分布；吸附能中图分类号：TE88文献标识码：A文章编号：1000-8241（2023）01-0016-08DOI：10.6047/j.issn.1000-8241.2023.01.003InhibitionofhydrogenembrittlementinducedbyCH4inpipelinetransportationofhydrogen-naturalgasmixturesLIUGang1,CUIZhenying1,WEIJiaqiang2,CHENLei1,JIANGBaolei1,LIDongze1,XIEChangsong31.CollegeofPipelineandCivilEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina)//ShandongKeyLaboratoryofOil&GasStorageandTransportationSafety;2.PipeChinaInstituteofScienceandTechnology;3.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina)Abstract:TheadsorptionanddissociationofH2onthesurfaceofpipesteelistheprerequisiteforthepermeationanddiffusionofhydrogenatomsinsteelmatrix.Theexiste...
