اختبار الصمامات لتطبيقات احتجاز الهيدروجين والكربون (CCUS)

يستلزم توسع اقتصاد "الطاقة الجديدة" أو الاقتصاد منخفض الكربون تطور البنية التحتية الداعمة له. وهذا يضمن قدرتها على التعامل مع أكثر سائلين هندسيين كيميائيين تحدياً، وهما الهيدروجين (H2) وثاني أكسيد الكربون (CO2). 

وبناءً على ذلك، يتعين على مديري المصانع والمصنعين اعتبار صمامات الهيدروجين خط الدفاع الأول ضد المخاطر البيئية والخسائر المالية الفادحة. ويتطلب التحقق من قدرة هذه المكونات على تحمل ظروف التشغيل تحت ضغط عالٍ تحولاً جذرياً في اختيار المواد واختبار الصمامات التقليدي. 

تجهيز الصمامات للهيدروجين واحتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه

الجوانب التقنية لـ صمامات الهيدروجين واحتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (احتراق واستخدام الكربون وتخزينهيتطلب ذلك من المعنيين إدارة تقلبات الضغط الشديدة والتفاعلات الكيميائية العدوانية. مفهوم "‘انعدام التسرب’يجب مراعاة ذلك في تطبيقات الطاقة الجديدة. حتى أدنى خلل في مانع التسرب قد يؤدي إلى انفجارات. 

قد يؤدي تسرب نظام احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS) إلى تجمد موضعي سريع. ولذلك، يجب أن يكون تحضير الصمام دقيقًا للغاية، مع مراعاة سمك الصب. اختبار الانبعاثات المتسربة, والتحقق من صحة العمليات المعدنية. تضمن هذه العمليات أن تحافظ الصمامات على ضغط آمن طوال فترة خدمتها. 

تحدي الهيدروجين

يعتبر الكيميائيون والمهندسون الهيدروجين العنصر الأكثر قدرة على الهروب في عالم الجزيئات. إنه أصغر عنصر وأخفه، مما يطرح تحديات فيزيائية وكيميائية مميزة تجعل الصمامات الصناعية القياسية عديمة الفائدة في غضون أشهر. 

حجم جزيء الهيدروجين ومخاطر التسرب

نظراً لصغر حجم جزيئات الهيدروجين، فإنها قادرة على التسلل عبر المسام المجهرية والشبكات البلورية، مما يؤدي إلى مخاطر جسيمة لحدوث تسريبات غير مرئية. في الأنظمة عالية الضغط، ينتشر الجزيء عبر حشيات جسم الصمام وحشوة الصمام. 

لكن ثمة طريقة لمواجهة هذا الأمر: يجب أن يمتلك مديرو المرافق والمصنعون صمامات الهيدروجين يخضعون لتدريب متخصص اختبار تسرب الهيليوم. وهذا يؤكد أن الأختام محكمة بما يكفي لاحتواء الغاز. 

هشاشة المعادن بفعل الهيدروجين

يُعدّ التقصّف الهيدروجيني (HE) أخطر أنواع التقصّف. يحدث هذا عندما تنتشر جزيئات الهيدروجين عبر سطح الفولاذ عالي المقاومة، فتتفكك إلى هيدروجين ذري وتنتشر إلى حدود حبيبات المعدن. ونتيجةً لذلك، يصبح المعدن هشًا وزجاجيًا. 

متطلبات صمام احتجاز الكربون (CO2)

في احتراق واستخدام الكربون وتخزينه من المعروف أن ثاني أكسيد الكربون يؤدي إلى تدهور الأختام والسلامة الميكانيكية، خاصة أثناء تغيرات الطور. 

الضغط العالي والتفريغ السريع

في أنظمة احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه، يُنقل ثاني أكسيد الكربون عادةً في حالة حرجة للغاية، أي أنه يتصرف كغاز وسائل في آن واحد. علاوة على ذلك، يجب أن يعمل هذا النظام تحت ضغط يتجاوز عادةً 150 بار. يكمن الخطر في "انخفاض ضغط الغاز السريع" (RGD). فبمجرد انخفاض ضغط النظام بسرعة، يتمدد ثاني أكسيد الكربون الممتص بشكل كبير عند عودته إلى حالته الغازية. 

تخفيف الضغط الانفجاري للمطاط الصناعي (RGD)

عندما يتعرض ثاني أكسيد الكربون لضغط عالٍ، تعمل الحشيات والحلقات المطاطية القياسية كالإسفنج. عند حدوث ظاهرة انخفاض الضغط الانفجاري (RGD)، يحاول الغاز المحصور داخل المطاط الصناعي التسرب بأسرع ما يمكن للمادة أن تتنفس. ينتج عن ذلك "انخفاض ضغط انفجاري" حيث تنفجر الحشيات من الداخل إلى الخارج. يوصي الخبراء دائمًا باستخدام مانع تسرب متخصص مضاد لظاهرة انخفاض الضغط الانفجاري (RGD) لأي صمام خاص باحتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS). 

معايير اختبار الطاقة الجديدة

تُجرى اختبارات البطارية لتقييم ما إذا كان الصمام جاهزًا وقادرًا على تحمل الظروف الجوية. الطاقة الجديدة السوق. بالإضافة إلى المعتاد API 598 الفحوصات الهيدروستاتيكية،, اختبار الانبعاثات المتسربة ويجب أيضًا إجراء دورة الغاز ذات الضغط العالي. 

صمام الكرة الهوائي من الفولاذ المقاوم للصدأ API

يجسد صمام الكرة الذي يعمل بالهواء المضغوط لدينا المتانة وقدرة الصمام على تحمل مشاكل مثل الانفجارات أو التسريبات.

عرض المنتج

اختبار الغاز عالي الضغط

لن يكون إجراء اختبار السائل كافيًا للهيدروجين. يجب على مصنعي الصمامات استخدام اختبار الغاز عالي الضغط (HPGT) باستخدام الهيليوم أو النيتروجين. يُفضل استخدام الهيليوم كوسيط اختبار لأن حجم جزيئاته أقرب إلى حجم جزيئات الهيدروجين. 

موثوق صمام الهيدروجين يجب على الشركة المصنعة أن تستوفي الشروط التالية ISO 15848-1 المعايير، وتحديداً شهادات الفئة AH أو BH. ويشير هذا إلى تشغيل الصمامات آلاف المرات عند درجات حرارة مختلفة مع التحقق من احتمال وجود تسرب في ساق الصمام باستخدام مطياف الكتلة. 

ملاءمة المواد

إجماع الصناعة على صمامات الهيدروجين تعتمد هذه التقنية على الفولاذ المقاوم للصدأ ASTM A182 F316/316L الذي يحتوي على نسبة نيكل لا تقل عن 12%. وهذا يساعد على استقرار بنية حبيبات الأوستنيت، مما يجعلها أكثر مقاومة لهجرة ذرات الهيدروجين. 

الرطوبة في احتراق واستخدام الكربون وتخزينه يمكن لبعض التطبيقات تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الكربونيك. وبناءً على ذلك، يتم عادةً ترقية مكونات التشطيب الداخلية إلى إنكونيل 625 أو هاستيلوي C276. وهذا يمنع تآكل الشقوق والتنقر الموضعي. 

الخاتمة

مع الانتقال إلى الطاقة الجديدة،, من المؤكد أن هناك طلبًا متزايدًا على تكنولوجيا الصمامات. إن التعامل مع تعقيدات احتراق واستخدام الكربون وتخزينه ويتطلب الهيدروجين خبراء ومصنّعين يفهمون خصائصه الجزيئية. ولا تكون المنشآت جاهزة لبيئة محايدة للكربون إلا عندما اختبار الانبعاثات المتسربة ويتم إعطاء الأولوية لاختيار المواد التي تكافح التقصف و RGD.