【摘 要】
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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
【机 构】
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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
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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）
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