热加工制氢

在这次采访中，Nel Hydrogen的Dave Wolff向AZoM讲述了热处理制氢的作用。

什么是热处理气氛?

金属制品通常在高温制造的不同阶段进行加工，以改变其性能以满足预期应用的需要。高温处理的例子包括退火、烧结和钎焊。由于高温会加剧大气氧引起的氧化，从而导致金属产品的氧化损伤，因此必须保护金属免受大气氧（以及在高温下可能从表面氧化物中释放的氧）的影响。含氢气氛是在高温下保护金属零件最古老和最常用的技术。氢与分子氧反应，使其与金属不反应，从而保护金属。某些零件在真空环境中加工，通常是因为它们与氢不相容。

哪些制造工艺使用热处理气氛？

氢气氛用于氢相容炉的许多操作，如退火、烧结和钎焊。退火可以用在轧钢厂、线材厂或管材厂，任何时候对连续的钢条进行热处理时，都必须进行软化，以便进行下一阶段的加工。退火使金属软化，使经过加工硬化而脆化的金属恢复韧性。烧结已经用于粉末金属几十年了，首先是压烧结(P/M)，然后是金属注射成型(MIM)，最近用于烧结添加剂制造(AM)零件使用粘合剂喷射类型的工艺。在某些情况下,特别是对于MIM,部分,可能是真空炉采用的炉使用氢分压的回填清洁部件,防止氧化这是至关重要的,因为高表面积的粉末金属粒子组成部分。欧洲杯猜球平台钎焊广泛应用于将两个或多个部件连接成一个高强度组件，通常创建的组件不能在单个制造步骤中制造。在钎焊中，氢作为还原表面氧化物的助焊剂起着至关重要的作用，使钎焊材料能够正常流动和粘附。

炉内气氛是如何产生的?

炉内气氛可以在气氛发生器中产生，也可以使用气体混合设备混合纯气体。2020欧洲杯下注官网最古老的气氛是在提供混合气体气氛的气体发生器中创造的，比如放热或吸热气体混合，两者都是基于热裂解天然气和解离氨或基于催化裂解氨。这些生成的气体混合物是通用的气氛，可用于为广泛的金属热处理提供可接受的结果。工业气体供应商推广了由纯气体组分精确混合而成的混合气氛，以达到气体组分精确比例的高度精确的混合气氛，以达到可能的最佳工艺结果。混合气氛提高了游戏在最大限度地提高质量和性能的热加工气氛。最近，现场生产纯氢气(和氮气)使得大气可以从生成的纯气体中定制混合——提供了混合大气的性能优势，同时完全不需要存储大气组件。

热处理器的大气气体源在哪里?

基于外旋和内旋生成的大气是由处理天然气或丙烷的专用发电机制造的。丙烷是一种输送、储存的工业燃料产品。以天然气为例，无需储存，因为原料通过管道输送到处理器。对于分离的氨，处理器必须储存氨并操作氨分离发生器。对于合成的、定制的混合气体，处理器要么从存储在客户现场的工业气体供应商购买气体，要么使用氢气或氮气生成系统进行动态生成。储存购买的工业气体会带来成本和风险，具体取决于所储存的气体，其中氢气的储存成本较高，引入了有意义的现场符合性和安全考虑。

在炉膛气氛中，氨或氢气的储存量和存放位置有限制吗?

氨和氢都被EPA和OSHA认为是高度危险物质，因此都要遵守严格的储存规范和允许储存的数量。欧洲杯足球竞彩这些做法和法规的目标是尽量减少泄漏的可能性，尽可能减少对设施和社区的损害，以及在泄漏发生时对人员的危险。

法规规定的一个限制是氨或氢的库存限制在10,000磅以内，除非实施了严格的、繁重的管理实践(EPA/OSHA PSM和RMP政策)。这些规定的最终效果是吸引氢和氨的使用者保持在10,000磅以下的储存。具有讽刺意味的是，有限的存储会增加实际的天然气交付数量，以跟上企业的使用率，因为交付是最有可能发生释放的时间，限制库存的好处是有争议的。

一种符合EPA/OSHA库存限制的技术是安装更小的储罐，不能达到10,000磅的库存。在许多情况下，客户选择让他们的供应商更换旧的大容量储罐，以确保符合要求。在其他情况下，客户没有更换他们的油箱，而是选择使用管理控制来指示他们的供应商只给他们的大油箱部分加满油。管理控制是法规允许的一种遵守法规的手段。管理控制降低了确认(自付)成本，但引入了管理时间和不合规风险方面的无形成本。

典型的炉内气氛成分是什么?氢气氛在热加工中的好处是什么?

大多数黑色金属和有色金属是在保护气氛中进行热加工的。大多数炉盖气体主要是氮，它是廉价的，干燥的，在相当高的温度下是惰性的。有些金属，例如铝，可以在氮气保护气氛下加热到高温，但大多数金属需要含有还原性气体的气氛来保护金属免受氧化损伤。在含有还原性气体的环境中，可以与金属反应的自由(分子)氧较低，因为还原性气体优先与氧反应，这使得它无法氧化热金属。

保护大气中两种最常见的还原性气体成分是氢和一氧化碳。一氧化碳是产生的内大气层和外大气层的组成部分，通常用于金属处理(渗碳)，以增加其碳水平，使其硬化-例如锯片或齿轮。一氧化碳是一种有效的还原剂，也是一种强力的渗碳气体。

对于不涉及金属硬化的热处理，氢是迄今为止主要的还原气体成分。氢气在混合气氛中产生DA气体，甚至作为外逸和内逸气体的组成部分，是一种强大而高效的氧气清除剂——一种从炉内气氛中去除和吸收氧气的Mr. Clean。

某些金属，如300系列不锈钢，优先在100%的氢气气氛中进行热处理，因为在高温下暴露在氮气中会破坏金属的性能。

在热加工气氛中使用解离氨有什么缺点?

虽然解离氨在历史上是一种重要的通用热处理气氛，但现在使用它有几个缺点。最重要的缺点是这种通用气氛在大多数情况下并不能优化金属零件的性能，它可以广泛使用并给出可接受的结果，但它很少提供最佳的结果。因此，混合气氛可以优化金属零件的外观和性能，而分离的氨气氛不能。此外，冶金级氨的成本上升速度快于其他大气方法，降低了其竞争能力。如果DA不便宜，为什么要麻烦非最佳气氛?最重要的是，围绕氨分配和储存的法律和监管环境正变得更具挑战性。意外泄漏的威胁，运输引起的事故，以及由药品成分窃贼破坏氨系统的威胁持续不断，对氨泄漏的设施处以惩罚性的处罚。

除了解离氨的所有非加工缺点之外，它确实不是一个很好的气氛，它经常比理想的潮湿，它不能用于某些冶金。

现场制氢提供热加工设备的优势是什么?

现场制氢使热处理设施能够获得混合其自定义大气的所有优势，但无需储存氢气。氢气的产生以气体使用的准确速率产生氢气，从而消除储存的氢气。由于所有相关法规都是由储氢驱动的，因此生产氢气基本上消除了合规风险和成本。

氢气生产的另一个好处是成本稳定。因为加工商必须能够预测他们的生产成本，以便为他们的产品定价，成本确定性是一个巨大的好处。与交付氢相比，生产氢的成本可预见性要高得多，而交付氢的价格可以随供应商的意愿而变化。

最后，生成的氢气非常纯净和干燥。氢气纯度越高，加工效果越好。通常情况下，加工商必须为其供应商的高纯度氢气支付额外费用，但在制氢过程中，这一好处不会产生额外成本。

现场发电的用户是否可以使用与转换之前相同的大气混合?

混合气氛可以被设计成完全复制他们正在替换的生成气氛，但通常情况下，气氛的性能可以得到改善，并通过更量身定制的配方降低成本。生成的大气如endo, exo和DA有标准化的配方。这些生成的大气也倾向于包含比一般认为的最佳湿度更高的水分水平。由高纯度交付或产生的纯气体制成的混合气氛可以精确地混合到所需的配方，以实现所需的结果。由于这些纯气体成分非常干燥，稀薄的大气混合物(少氢气，多氮气)通常会比更丰富的生成气体混合物表现相同或更好。通过使用最小数量的还原氢气，混合气氛的成本可以最小化，同时产生优越的气氛结果。

混合大气中的氮气能否在现场生成？

氢气生产对大气混合有多种好处，包括更容易和更便宜的许可、安装和合规。生成的氢气通常比输送的气态氢更纯净、更干燥，质量与输送的液态氢相似。在许多方面，生成的氢都是比交付的替代产品更好的产品。相比之下，通常选择用于热处理气氛的生成氮来节省资金，同时以相当大的成本节省提供氮。

精心选择和指定的制氮设备可产生优异的热处理结果。对于加工者来说，了解自己的工艺并与具有热处理氮气混合气2020欧洲杯下注官网氛经验的氮气发生器供应商合作至关重要。由于生成的氮气的含氧量高于输送的液氮，因此必须规定氢气和氮气的大气混合物，以确保有足够的氢气来弥补生成的氮气中较高的含氧量。如果规定正确，结果是一个更干燥、更清洁的大气，其含氢百分比低于DA大气，同时以更低的成本产生更好的热处理结果。

氢气发生器在哪里？

Nel PEM氢发生器的设计和认证满足通用设备的主要适用安全规范，适用于美国、加拿大和欧洲。2020欧洲杯下注官网我们的系统也在许多其他地区获得了现场认证。通用设备意味着耐尔制氢器可以进入2020欧洲杯下注官网任何非易燃环境，其在该区域的存在和运行不会改变该区域的危险等级。与需要防爆房间的储存氢或发电机相比，这带来了一个显著的优势，即安装成本降低。

在大多数情况下，Nel氢发生器放置在它们供应的过程相对较近的地方，主要是为了方便操作人员。然而，这是不需要的，因为它们排放氢气的压力水平大大高于通常在熔炉中使用的压力水平，氢气可以通过管道从发电机到设施内的任何必要的地方。

Nel氢发生器通常位于公用事业区域，容纳其他公用事业/过程设备，如空气压缩机、泵和水处理设备。2020欧洲杯下注官网这个空间往往是场地中最便宜的区域，因此对设备选址有吸引力。2020欧洲杯下注官网

对于想要转换到现场制氢的热处理器来说，有哪些考虑因素?

在决定现场制氢是否是最佳解决方案时，有几个考虑因素要考虑:

• 是什么挑战阻碍了你现在的方法?成本?合规吗?生产速度?部分质量呢?冶金问题?所有这些都可以通过为你的生产选择最好的氛围来改善。
• 你的作业计划是什么？氢气发电（与任何发电一样）具有最佳的经济性和较高的运行时间。
• 你今天用什么?制氢是一种理想的替代交付氢和交付氨/DA的方式。在大多数情况下，制氢并不是完全替代外置和外置，因为这些大气中的碳含量是功能性的，并使正在加工的部件硬化。氢可与其他含碳大气成分一起用于硬化操作。
• 您的客户是否会从改进的零部件质量中获益，这是否会为您增加收入或增加与客户合作的成功率?
• 你们的工厂允许储存氢或氨吗?如果你不能储存气体，那么你的选择就是使用零库存解决方案。

关于戴夫·沃尔夫

Dave Wolff拥有超过35年的项目工程、工业气体发电和应用工程、市场营销和销售经验。自1999年以来，他一直是Nel Hydrogen的销售和营销领导者，负责美国东部地区的销售管理。

Dave在大规模和小规模的氢气生产、氢气分配、储存和工业利用方面有广泛的背景，并在不同的行业有应用知识。

内尔

Nel是一家全球性的、专注于氢的公司，为氢的生产、储存和分销提供最优的解决方案。我们为工业、能源和天然气公司提供领先的氢技术。耐尔公司在氢气厂的发展和持续改进方面有着悠久的历史。为包括粉末冶金、MIM、热处理和浮法玻璃制造在内的材料加工应用提供满足全球氢需求的解决方案。我们的专利碱性和质子®PEM电解系统，加上对卓越和质量的不懈关注，使我们能够与领先的研究机构、政府和军队合作。在全球范围内，Nel提供、安装和支持各大洲的天然气发电设备。

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