纳尔逊(Nelson)曲线

摘要

纳尔逊曲线是操作在高温高压氢环境下设备材料选择的重要参考，由纳尔逊根据经验数据绘制并由API公开发行。它规定了不同钢种在不同温度和氢分压下的安全使用限度。然而，API 941仅涉及高温氢腐蚀，并未考虑其他高温下可能的损伤因素，如硫化氢腐蚀、回火脆性等，这些在实际应用中需特别关注。多年来，纳尔逊曲线经过多次修订以适应实际生产中的氢腐蚀破坏情况。

正文

       一般对于操作在高温高压氢环境下的设备材料选都是按照原称为“纳尔逊 (nelson)曲线”来选择的。

        纳尔逊 (nelson)曲线最初是在1949年由纳尔逊收集到的使用经验数据绘制而成，并由API(美国石油学会)提出。1967年前版权属纳尔逊；其后再版权由纳尔逊转让给API，并由API于1970年作为API出版物941(第一版)公开发行。

        从试验研究到理论分析表明，决定氢蚀的因素主要有温度、压力、应力、钢的成分、钢的组织。对于给定成分的钢，忽略钢的组织和应力的影响，氢蚀只与温度和压力有关。1949年美国的Nelson在总结生产实践经验及试验研究的基础上，提出了碳钢及一些低合金钢在临氢条件下的操作限，即通常称之为Nelson曲线的一组曲线。这些曲线规定了各种钢在不同温度和氢分压条件下使用的安全限度，即钢在其Nelson曲线以下的温度和氢分压条件下使用，不论其使用时间多长都应该是安全的。

        Nelson曲线为在实际生产条件下临氢装置的选材以及安全评定提供了重要的依据。从1949年至今，根据实验室的许多试验数据和实际生产中所发生的一些按当时的纳尔逊曲线认为安全区的材料在氢环境使用后发生氢腐蚀破坏的事例，相继对曲线进行过多次修订。

        API 941一直是最有用的抗高温氢腐蚀选材的一个指导性文件。 但是API 941仅仅只涉及到材料的高温氢腐蚀，它并不考虑在高温时的其他重要因素引起的损伤，例如系统中还存在着像硫化氢等其他腐蚀介质的情况，可能发生回火脆性等损伤，以及可能与高温氢腐蚀发生叠加作用的损伤等，这是特别需要注意的。