آزمایش شیر برای کاربردهای جذب هیدروژن و کربن (CCUS)

گسترش ‘انرژی‌های نو’ یا اقتصاد کم کربن به این معنی است که زیرساخت‌های پشتیبان آن نیز باید تکامل یابند. این امر تضمین می‌کند که آنها می‌توانند دو سیال چالش‌برانگیز مهندسی شیمی - هیدروژن (H2) و دی‌اکسید کربن (CO2) - را مدیریت کنند. 

با این اوصاف، مدیران و تولیدکنندگان کارخانه‌ها باید شیرهای هیدروژنی را به عنوان دفاع اصلی در برابر خطرات زیست‌محیطی و ضررهای مالی قابل توجه در نظر بگیرند. تأیید اینکه چنین اجزایی در برابر سختی‌های سرویس فشار بالا مقاومت می‌کنند، نیازمند تغییر اساسی در انتخاب مواد و آزمایش سنتی شیر است. 

آماده‌سازی شیرها برای هیدروژن و CCUS

جنبه‌های فنی شیرهای هیدروژنی و جذب، استفاده و ذخیره کربن (سی سی یو اس) مستلزم آن است که افراد درگیر، نوسانات شدید فشار و فعل و انفعالات شیمیایی تهاجمی را مدیریت کنند. مفهوم ‘نشت صفر’در کاربردهای انرژی نو باید رعایت شود. حتی یک نقص کوچک در آب‌بندی ممکن است منجر به انفجار شود. 

نشت سیستم CCUS همچنین ممکن است منجر به یخ زدگی موضعی سریع شود. با این کار، آماده سازی شیر باید در حدود ریخته گری ضخیم تر و دقیق تر باشد. آزمایش انتشار گازهای فرار, و اعتبارسنجی متالورژیکی. این فرآیندها تضمین می‌کنند که شیرها در طول عمر مفید خود، فشار ایمنی را حفظ می‌کنند. 

چالش هیدروژن

شیمی‌دانان و مهندسان، هیدروژن را ‘هنرمند فرار’ نهایی دنیای مولکولی می‌دانند. این عنصر، کوچکترین و سبک‌ترین عنصر است و چالش‌های فیزیکی و شیمیایی متمایزی را ایجاد می‌کند که شیرهای صنعتی استاندارد را در عرض چند ماه بی‌فایده می‌کند. 

اندازه مولکول H₂ و خطرات نشت

از آنجایی که مولکول‌های هیدروژن بسیار کوچک هستند، می‌توانند از طریق منافذ میکروسکوپی و شبکه‌های کریستالی عبور کنند. این امر منجر به خطرات جدی نشت نامرئی می‌شود. در یک سیستم فشار بالا، این مولکول از طریق واشرهای بدنه و پکینگ شیر پخش می‌شود. 

با این حال، راهی برای مقابله با این وجود دارد: مدیران تأسیسات و تولیدکنندگان باید ... شیرهای هیدروژنی تحت نظر متخصص باشید آزمایش نشتی هلیوم. این امر تأیید می‌کند که آب‌بندی‌ها به اندازه کافی محکم هستند تا گاز را در خود جای دهند. 

تردی هیدروژنی فلزات

تردی هیدروژنی (HE) خطرناک‌ترین خطر است. این زمانی است که مولکول‌های هیدروژن در سطح فولاد با مقاومت بالا پخش می‌شوند. آنها به هیدروژن اتمی تفکیک می‌شوند و به مرزهای دانه فلز نفوذ می‌کنند. در نتیجه، فلز شکننده و شیشه‌ای می‌شود. 

الزامات شیر جذب کربن (CO2)

در سی سی یو اس در کاربردها، دی اکسید کربن به عنوان عاملی برای تخریب آب‌بندی‌ها و یکپارچگی مکانیکی، به ویژه در هنگام تغییر فاز، شناخته شده است. 

فشار بالا و رفع فشار سریع

در سیستم‌های CCUS، CO2 عموماً در حالت بسیار بحرانی منتقل می‌شود، به این معنی که هم مانند گاز و هم مانند مایع رفتار می‌کند. علاوه بر این، این سیستم باید در فشاری که معمولاً بیش از ۱۵۰ بار است، کار کند. خطر در طول ‘کاهش سریع فشار گاز’ (RGD) اتفاق می‌افتد. هنگامی که سیستم به سرعت کاهش فشار می‌یابد، CO2 جذب شده با بازگشت به حالت گاز، به طرز چشمگیری منبسط می‌شود. 

رفع فشار انفجاری الاستومر (RGD)

وقتی CO2 تحت فشار زیاد قرار می‌گیرد، واشرها و حلقه‌های لاستیکی استاندارد مانند اسفنج عمل می‌کنند. به محض وقوع پدیده RGD، گاز محبوس شده در الاستومر سعی می‌کند با سرعت هرچه تمام‌تر از ماده خارج شود. این امر منجر به یک ‘کاهش فشار انفجاری’ می‌شود که در آن درزگیرها از داخل به بیرون می‌شکنند. متخصصان همیشه استفاده از یک درزگیر ضد RGD مخصوص را برای هر شیر CCUS توصیه می‌کنند. 

استانداردهای آزمایش برای انرژی‌های نو

آزمایش‌های باتری انجام می‌شود تا ارزیابی شود که آیا شیر آماده است و می‌تواند دوام بیاورد یا خیر. انرژی نو بازار. علاوه بر معمول API 598 بررسی‌های هیدرواستاتیک،, آزمایش انتشار گازهای فرار و همچنین باید چرخه زنی گاز با فشار بالا انجام شود. 

شیر توپی استیل ضد زنگ پنوماتیک API

شیر توپی پنوماتیک ما، دوام و توانایی شیر در مقاومت در برابر مشکلاتی مانند پارگی یا نشتی را به خوبی نشان می‌دهد.

مشاهده محصول

آزمایش گاز فشار بالا

انجام آزمایش مایع برای هیدروژن کافی نخواهد بود. تولیدکنندگان شیر باید از آزمایش گاز فشار بالا (HPGT) با استفاده از هلیوم یا نیتروژن استفاده کنند. مورد اول محیط استراحت ترجیحی است زیرا اندازه مولکولی آن به هیدروژن نزدیک‌تر است. 

معتبر شیر هیدروژنی تولیدکننده باید برآورده کند ایزو ۱۵۸۴۸-۱ استانداردها، به ویژه گواهینامه‌های کلاس AH یا BH. این به هزاران بار چرخش سوپاپ‌ها در دماهای مختلف اشاره دارد و در عین حال نشتی احتمالی ساقه را با استفاده از طیف‌سنج جرمی بررسی می‌کند. 

مناسب بودن مواد

اجماع صنعت برای شیرهای هیدروژنی تمرکز بر فولاد ضد زنگ ASTM A182 F316/316L با حداقل مقدار نیکل 12% است. این به تثبیت ساختار دانه آستنیت کمک می‌کند که در برابر مهاجرت اتم هیدروژن مقاوم‌تر است. 

رطوبت موجود در سی سی یو اس کاربردهایی که می‌توانند CO2 را به اسید کربنیک تبدیل کنند. با این کار، اجزای تزئینی داخلی عموماً به Inconel 625 یا Hastelloy C276 ارتقا می‌یابند. این امر از خوردگی شیاری و حفره‌دار شدن موضعی جلوگیری می‌کند. 

نکات پایانی

با گذار به انرژی نو،, مطمئناً تقاضا برای فناوری شیرآلات افزایش یافته است. پیمایش پیچیدگی‌های ... سی سی یو اس و هیدروژن به متخصصان و تولیدکنندگانی نیاز دارد که واقعیت‌های مولکولی آن را درک کنند. تأسیسات فقط زمانی برای یک محیط کربن خنثی آماده هستند که آزمایش انتشار گازهای فرار و انتخاب موادی که با شکنندگی و RGD مقابله می‌کنند، در اولویت قرار دارند.