[實用新型]水電解制氫系統防腐容器

無效

• 申請號: 200620076824.8
• 申請日: 2006-08-17
• 公開（公告）號: CN200958118Y
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 宋軍捷;張碧航;孫健康;張祥春;周曉宏
• 申請（專利權）人: 蘇州競立制氫設備有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳忠輝;姚姣陽

技術領域

本實用新型涉及容器，尤其涉及一種水電解制氫系統防腐碳鋼容器。

背景技術

目前水電解制氫系統均為壓力型，其工作壓力0.8～4.0MPa，采用25～30％氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液作為電解液，在80～90℃條件下操作。系統由氫氣發生器(水電解槽)、氣液分離裝置等組成，氣液分離裝置內安裝有分離容器、換熱容器等壓力容器，進行氫氣、氧氣的氣液分離和電解液冷卻。容器材料多選擇18-8鉻鎳高合金鋼，可滿足壓力、溫度和介質等條件下的耐腐蝕要求，但在實際運行中，這類不銹鋼容器——尤其是直接與高含氧量堿液接觸的容器，經常發生應力腐蝕而引起滲漏的現象，容器壽命最短只有2個月。因此，在水電解制氫生產行業，因容器腐蝕導致滲漏對于安全生產構成了嚴重威脅，影響到裝置的穩定運行，如何有效解決容器防腐已成為業內普遍關注并重點研究的技術問題。

值得注意的是，不銹鋼容器的消應力加工十分困難。雖然可以通過再結晶、固溶等熱處理手段對簡單零部件消除應力，但是對于已經制造成型的壓力容器而言，整體熱處理將使容器產生嚴重變形，不能投入使用。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種水電解制氫系統防腐容器，容器材料改用碳鋼替代不銹鋼，采用工件表面改性處理新技術，解決容器的腐蝕與滲漏問題，為水電解制氫系統安全穩定運行提供了技術保障。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：

水電解制氫系統防腐容器，包括容器基體及內外表面，其特征在于：所述容器基體的材質為碳鋼，容器內外表面鍍有鎳合金層。

進一步地，上述的水電解制氫系統防腐容器，所述鎳合金層的厚度為40～60μm。

更進一步地，上述的水電解制氫系統防腐容器，所述容器為分離容器或換熱容器，分離容器基體的材質為16MnR碳鋼，換熱容器基體的材質為20G或20#鋼。

再進一步地，上述的水電解制氫系統防腐容器，所述容器為換熱容器，容器內部換熱管的內外表面也鍍有40～60μm厚的鎳合金層。

本實用新型技術方案的突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

①容器材料改用碳鋼替代不銹鋼，采用工件表面改性處理新技術，解決壓力容器的應力腐蝕與滲漏問題；具有良好的耐腐蝕性能，鍍層作為耐腐蝕層使用；

②本實用新型技術方案為水電解制氫系統安全穩定運行提供了技術保障，其設備投資省，實際應用效果十分理想；

③本實用新型技術方案同樣適用于替代類似工藝運行條件下的，容易發生應力腐蝕、點腐蝕和縫隙腐蝕的其他不銹鋼化工設備。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明：

圖1：本實用新型的分離型容器剖面結構示意圖；

圖2：圖1分離型容器的局部放大剖面示意圖；

圖3：本實用新型的換熱型容器剖面結構示意圖；

圖4：圖3換熱型容器C-C剖視示意圖。

其中：1-容器外表面鎳合金覆蓋層，2-容器基體，3-容器內表面鎳合金覆蓋層，4-介質通道，5-冷卻水通道，6-換熱管。

具體實施方式

本實用新型水電解制氫系統防腐容器，容器材料改用碳鋼替代不銹鋼，采用鍍覆鎳合金進行表面改性，鍍鎳層的作用是：保護基體材料在工作條件和工作介質中不受腐蝕，不僅可消除因應力腐蝕引起的滲漏，也使其表面具有良好的裝飾效果。

采用碳鋼替代不銹鋼，壓力容器的基體材料采用碳鋼16MnR、20G、20#鋼替代0Cr18Ni10Ti(321)、00Cr17Ni14Mo2(316L)不銹鋼，碳鋼容器很容易進行整體消應力處理，可將容器加熱到規定溫度隨爐冷卻，從而有效消除應力腐蝕的條件。而不銹鋼容器在制造過程中產生的加工應力，其消應力處理需加熱至1100±50℃，在冷水中迅速冷卻，將造成不銹鋼容器的嚴重變形。

鋼鐵表面鍍鎳，屬陰極性鍍層，鍍鎳層的厚度將影響容器的抗腐蝕能力和使用壽命。采用自催化法化學鍍覆的方法，對容器的內外表面鍍40～60μm的高耐蝕性鎳合金，其作用是：在容器內部隔絕高濃度的含氧高溫堿液與容器基體材料的接觸，消除含氧高溫堿液對鋼材產生的腐蝕，有效保護容器。在容器的外表面還進行鏡面拋光處理，形成良好的裝飾效果并避免表面發生銹蝕。

如圖1、圖2所示分離型容器，容器內表面鍍有40～60μm的鎳合金層3，隔絕高濃度的高溫堿液與容器基體2的接觸，消除高溫堿液對鋼材產生的腐蝕，有效保護容器；在容器的外表面也鍍有40～60μm的鎳合金層1，并進行鏡面拋光，形成類似不銹鋼的裝飾效果并避免容器表面發生銹蝕。