再讨论一下氮化和软氮化气氛的安全性问题

aaron01

渗碳气氛的安全温度问题讨论得很过瘾了，突然萌生了一个想法，氮化气氛安全吗？
氮化炉可不是在750C以上工作的，而渗氮气氛通常也是可燃性气体，含氢量很多时候都是超过30%的，软氮化气氛里可能还有甲醇、CO等其他可燃性气体，另外在加热条件下，氨气本身也是可燃性的。对于这个气氛，显然是无法用750C这样的安全温度限制的，那么这个气氛到底有多安全呢？
印象中多用炉气爆是时时会听到的“新闻”，而氮化炉似乎很少会有这样的新闻出现，为什么会这样呢？

sbm197873

另外还有加氧渗氮（氧气0.5%）为啥不会爆炸？一同求解。

aaron01

sbm197873 发表于 2013-3-26 13:22

                               
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另外还有加氧渗氮（氧气0.5%）为啥不会爆炸？一同求解。

这个问题似乎是因为没有到爆炸混合极限。
空气混合是有个度的，低于这个极限不会燃烧，也不会炸。

Jasen

如艾论所说，感觉氮化炉比渗碳炉安全，其主要原因是氨气的特性决定的。我们来从新学习一次爆炸极限的概念，便于大家讨论和分析问题。
爆炸极限：可燃气体与空气的混合物遇明火发生爆炸的浓度范围，通常用可燃气体在爆炸混合物中的体积百分比来表示，氨气与空气混合的爆炸极限为16%-25%，也有资料说是15%-28%的,氨气与氧混合爆炸极限为：13.5%-79%。当氨气所占体积在爆炸极限范围内并且遇明火时才会发生爆炸，在下限以下时不会爆炸，同时也不会燃烧。在上限以上时不会爆炸，但是会燃烧。

Jasen

aaron01 发表于 2013-3-26 14:32

                               
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这个问题似乎是因为没有到爆炸混合极限。
空气混合是有个度的，低于这个极限不会燃烧，也不会炸。 ...

艾论有没有用过装料后直接用氨气来换气的氮化炉？

aaron01

假定是纯氨气氛渗氮，在550C时氨分解率是40%，计算出来的气体比例是，60%的NH3，30%的H2和10%的N2，这个气氛里由于有30%的氢气，显然比氨气不分解的时候要危险。是不是可以这样认为，氨气在不分解的时候，也就是低温换气阶段，危险性很低，而在到达500C以上氨气开始分解了以后，随着氨气的分解率上升，其危险性也会明显上升！
假定是氨气完全分解的情况，（氨分解保护气），氢气分压是67%，危险性比多用炉里的混合气氛还要高！所以氨分解气做保护气的设备，同样有750C的安全使用温度限制。

aaron01

jasen 发表于 2013-3-26 14:41

                               
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艾论有没有用过装料后直接用氨气来换气的氮化炉？

记得杨工用的井式炉就是直接用氨来换气的，可以问问他这个问题。

Jasen

aaron01 发表于 2013-3-26 14:53

                               
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记得杨工用的井式炉就是直接用氨来换气的，可以问问他这个问题。

我们是先用氮气置换空气并升温到400度以上再用氨气换气。没用过装炉后直接用氨气换气的，这种用法的前题是不能加热，或者只能加热到120度左右，等换气结束后才能继续升温。想证实一下。

Jasen

aaron01 发表于 2013-3-26 14:52

                               
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假定是纯氨气氛渗氮，在550C时氨分解率是40%，计算出来的气体比例是，60%的NH3，30%的H2和10%的N2，这个气 ...

引用：“所以氨分解气做保护气的设备，同样有750C的安全使用温度限制。”
去年在你徒弟KL公司调试的氢气保护连续炉就是用氨分解气作保护气的，其中就设置了750度的安全保护。

aaron01

jasen 发表于 2013-3-26 15:05

                               
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引用：“所以氨分解气做保护气的设备，同样有750C的安全使用温度限制。”
去年在你徒弟KL公司调试的氢气 ...

是吗？他们买的连续炉是你们公司的啊？氨分解气只可以做做保护气退火或淬火啊。
他已经回无锡了，离开KL去了TMK无锡。

Jasen

aaron01 发表于 2013-3-26 15:09

                               
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是吗？他们买的连续炉是你们公司的啊？氨分解气只可以做做保护气退火或淬火啊。
他已经回无锡了，离开KL ...

您说的太对了，渗碳后的零件在氢气保护气的连续炉中加热和保温，淬火室是10bar的高压气淬。是他们总部老外研究的工艺，申请了专利，还与我们签了协议，三年内不能给其他公司做类似的设备。

tom

jasen 发表于 2013-3-26 15:00

                               
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我们是先用氮气置换空气并升温到400度以上再用氨气换气。没用过装炉后直接用氨气换气的，这种用法的前题是 ...

我以前在老国企用75KW井式炉气体氮化，使用氨气置换空气，150℃加热。

tom

jasen 发表于 2013-3-26 14:32

                               
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如艾论所说，感觉氮化炉比渗碳炉安全，其主要原因是氨气的特性决定的。我们来从新学习一次爆炸极限的概念， ...

是不是可以理解为：只要燃烧嘴能点燃就认为是安全的？

Jasen

tom 发表于 2013-3-26 16:19

                               
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是不是可以理解为：只要燃烧嘴能点燃就认为是安全的？

还不完全是这个意思，当然燃烧嘴能点燃说明出了上限是安全的。
您说的75KW井式炉气体氮化在氨气置换时肯定有一个阶段是在爆炸范围以内的，但是没有明火就不会爆炸。在这个阶段不能有明火，所以加热时只能升温到150度，不能再高了，也是安全规范之一，此时也是安全的。

aaron01

低温下，氨气应该是点不燃的，肯定没有爆炸危险，但是味道难闻
这是低温排气时最大的风险，这个问题如果解决？

Jasen

氮化炉比较安全的原因是与炉型结构，与多用炉比较少了淬火室。零件加工过程中不会打开炉门，几乎没有进入空气的可能性大有关系。

Jasen

aaron01 发表于 2013-3-26 17:58

                               
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低温下，氨气应该是点不燃的，肯定没有爆炸危险，但是味道难闻
这是低温排气时最大的风险，这个问题如果 ...

氮化炉按不同的工艺阶段排出的废气有时是可点燃的，有时是不可燃的，废气口应该安装助燃烧嘴。所谓的助燃烧嘴有点像家用的煤气灶，但中心部分是空的，废气排放管路的出口即安装在烧嘴的中心部位，无论那个阶段排出的废气均通过助燃烧嘴燃烧后再排放。

aaron01

jasen 发表于 2013-3-26 19:12

                               
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氮化炉按不同的工艺阶段排出的废气有时是可点燃的，有时是不可燃的，废气口应该安装助燃烧嘴。所谓的助燃 ...

这个平时还真没注意，明天要爬炉子顶上去看看了