非金属PE管材氢气-甲烷渗透研究进展

作     者：郑度奎 李敬法 宇波 黄志强 张引弟 刘翠伟 赵杰 韩东旭 ZHENG Dukui;LI Jingfa;YU Bo;HUANG Zhiqiang;ZHANG Yindi;LIU Cuiwei;ZHAO Jie;HAN Dongxu

作者机构：长江大学石油工程学院武汉430100 北京石油化工学院机械工程学院并氢能研究中心北京102617 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2024年第38卷第16期

页      面：258-268页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家重点研发计划“氢能技术”重点专项资助(2021YFB4001601) 

主　　题：氢气 聚乙烯管道 渗透性能 溶解度系数 扩散系数 实验研究 分子动力学模拟 

摘      要：采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中的渗透扩散机理和了解研究方法。本文以文献调研的方式,在微观角度从溶解和扩散两方面揭示了气体在PE材料中的渗透机理;综述了常用于研究氢气、甲烷和氢气/甲烷混合气体在PE材料中溶解、扩散和渗透性能的常用实验方法和数值模拟方法的研究进展,其中实验方法主要有膜渗透实验法和全尺寸渗透实验法,数值模拟方法主要有分子动力学模拟法和数学模型法。根据研究进展,讨论并指出了实验方法和数值模拟方法中存在的问题,并针对当前研究的不足指出了未来的研究重点和发展趋势。本文可为纯氢及掺氢天然气在PE管道中的安全输送提供参考。