Essais de vannes pour les applications de captage de l'hydrogène et du carbone (CCUS)

L'essor des ‘ nouvelles énergies ’ ou de l'économie bas carbone implique une évolution des infrastructures qui les soutiennent. Celles-ci doivent notamment être capables de gérer les deux fluides les plus complexes du génie chimique : l'hydrogène (H2) et le dioxyde de carbone (CO2). 

De ce fait, les responsables d'usines et les fabricants doivent considérer les vannes à hydrogène comme la principale protection contre les risques environnementaux et les pertes financières importantes. S'assurer que ces composants résistent aux contraintes d'un service à haute pression exige une évolution cruciale dans le choix des matériaux et les essais traditionnels des vannes. 

Préparation des vannes pour l'hydrogène et le captage, l'utilisation et le stockage du CO2 (CCUS).

Les aspects techniques de vannes à hydrogène et la capture, l'utilisation et le stockage du carbone (CCUS) exigent des personnes impliquées qu'elles gèrent des fluctuations de pression extrêmes et des interactions chimiques agressives. Le concept de ‘aucune fuite’Dans les applications liées aux énergies nouvelles, il est impératif de respecter certaines règles. Même une minuscule défaillance d'étanchéité peut entraîner des explosions. 

Une fuite du système CCUS peut également entraîner un gel localisé rapide. De ce fait, la préparation des vannes doit prévoir une fonte plus épaisse et une attention particulière. essais d'émissions fugitives, et une validation métallurgique. Ces procédés garantissent que les vannes maintiennent une pression sûre tout au long de leur durée de vie. 

Le défi de l'hydrogène

Les chimistes et les ingénieurs considèrent l'hydrogène comme le maître incontesté de l'évasion dans le monde moléculaire. C'est l'élément le plus petit et le plus léger, présentant des défis physiques et chimiques spécifiques qui rendent les vannes industrielles standard inutilisables en quelques mois. 

Taille de la molécule H₂ et risques de fuite

Les molécules d'hydrogène, de par leur petite taille, peuvent migrer à travers des pores microscopiques et des réseaux cristallins. Ceci engendre des risques importants de fuites invisibles. Dans un système haute pression, la molécule se propage à travers les joints du corps et la garniture des soupapes. 

Il existe cependant un moyen de contrer cela : les gestionnaires d’installations et les fabricants doivent avoir vannes à hydrogène subir des études spécialisées test de fuite d'hélium. Cela permet de vérifier que les joints sont suffisamment étanches pour contenir le gaz. 

Fragilisation des métaux par l'hydrogène

La fragilisation par l'hydrogène (FH) représente le risque le plus grave. Elle se produit lorsque les molécules d'hydrogène se répandent à la surface de l'acier à haute résistance. Elles se dissocient en hydrogène atomique et diffusent jusqu'aux joints de grains du métal. De ce fait, la pièce devient cassante et prend un aspect vitreux. 

Exigences relatives aux vannes de capture du carbone (CO2)

Dans CCUS Dans certaines applications, le dioxyde de carbone est connu pour dégrader les joints et l'intégrité mécanique, notamment lors des changements de phase. 

Haute pression et décompression rapide

Dans les systèmes de captage, d'utilisation et de stockage du CO₂ (CCUS), le CO₂ est généralement transporté dans un état hautement critique, c'est-à-dire qu'il se comporte à la fois comme un gaz et un liquide. De plus, ces systèmes doivent fonctionner à une pression généralement supérieure à 150 bars. Le danger survient lors de la décompression rapide du gaz (RGD). Une fois le système dépressurisé rapidement, le CO₂ absorbé se dilate considérablement en repassant à l'état gazeux. 

Décompression explosive des élastomères (RGD)

Sous haute pression, les joints et les joints toriques en caoutchouc standard se comportent comme des éponges. Lors d'un phénomène de décompression explosive (RGD), le gaz emprisonné dans l'élastomère tente de s'échapper aussi vite que le matériau le permet. Il en résulte une décompression explosive, les joints éclatant de l'intérieur. Les experts recommandent systématiquement l'utilisation d'un joint anti-RGD spécifique pour toute vanne de captage et d'utilisation du CO2 (CCUS). 

Normes d'essai pour les nouvelles énergies

Des tests de batterie sont effectués pour évaluer si la vanne est prête et peut résister à la charge. Nouvelle énergie marché. En plus du marché habituel API 598 contrôles hydrostatiques, essais d'émissions fugitives et un cycle de gaz à haute pression doit également être effectué. 

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Essais de gaz à haute pression

Les essais à l'état liquide ne suffisent pas pour l'hydrogène. Les fabricants de vannes doivent recourir aux essais à haute pression gazeuse (HPGT) avec de l'hélium ou de l'azote. L'hélium est le milieu de repos privilégié car sa taille moléculaire est plus proche de celle de l'hydrogène. 

Une personne crédible vanne à hydrogène Le fabricant doit respecter ISO 15848-1 Les normes, et plus particulièrement les certifications de classe AH ou BH, consistent à tester les vannes par milliers de cycles à différentes températures tout en vérifiant l'étanchéité éventuelle de la tige à l'aide d'un spectromètre de masse. 

Adéquation des matériaux

Le consensus de l'industrie pour vannes à hydrogène Elle est basée sur l'acier inoxydable ASTM A182 F316/316L avec une teneur minimale en nickel de 12%. Ceci contribue à stabiliser la structure granulaire austénitique, qui est plus résistante à la migration des atomes d'hydrogène. 

Humidité dans CCUS Ces applications permettent de convertir le CO2 en acide carbonique. De ce fait, les composants internes sont généralement remplacés par de l'Inconel 625 ou de l'Hastelloy C276. Cela permet de prévenir la corrosion par piqûres et la corrosion caverneuse. 

Réflexions finales

Avec la transition vers Nouvelle énergie, Il existe assurément une demande accrue en matière de technologie des vannes. Naviguer dans les complexités de CCUS L'hydrogène nécessite des experts et des fabricants qui comprennent ses réalités moléculaires. Les installations ne sont prêtes pour un environnement neutre en carbone que lorsque essais d'émissions fugitives et la sélection de matériaux permettant de lutter contre la fragilisation et la dégradation radiologique des matériaux est prioritaire.