Test delle valvole per applicazioni di cattura dell'idrogeno e del carbonio (CCUS)

L'espansione della "Nuova Energia", o economia a basse emissioni di carbonio, implica che anche le infrastrutture che la supportano debbano evolversi. Questo garantirà la capacità di gestire i due fluidi più complessi dell'ingegneria chimica: idrogeno (H₂) e anidride carbonica (CO₂). 

Pertanto, i responsabili degli impianti e i produttori devono considerare le valvole a idrogeno come la principale difesa contro i rischi ambientali e le significative perdite finanziarie. Verificare che tali componenti resistano ai rigori del servizio ad alta pressione richiede un cambiamento cruciale nella selezione dei materiali e nei test tradizionali sulle valvole. 

Preparazione delle valvole per idrogeno e CCUS

Gli aspetti tecnici di valvole a idrogeno e cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS) richiedono agli operatori coinvolti di gestire fluttuazioni di pressione estreme e interazioni chimiche aggressive. Il concetto di '‘perdite zero’' nelle applicazioni di nuova energia devono essere osservate. Anche un piccolo guasto alla guarnizione può causare esplosioni. 

Le perdite del sistema CCUS possono anche causare un rapido congelamento localizzato. In questo caso, la preparazione della valvola deve essere meticolosa e consistere in una fusione più spessa. test delle emissioni fuggitive, e validazione metallurgica. Questi processi garantiscono che le valvole mantengano una pressione costante per tutta la loro durata di vita. 

La sfida dell'idrogeno

Chimici e ingegneri considerano l'idrogeno il "mago della fuga" per eccellenza del mondo molecolare. È l'elemento più piccolo e leggero, e presenta sfide fisiche e chimiche specifiche che rendono le valvole industriali standard inutilizzabili nel giro di pochi mesi. 

Dimensioni delle molecole di H₂ e rischi di perdite

Essendo molto piccole, le molecole di idrogeno possono migrare attraverso pori microscopici e reticoli cristallini. Questo comporta gravi rischi di perdite invisibili. In un sistema ad alta pressione, la molecola si diffonde attraverso le guarnizioni del corpo e la guarnizione delle valvole. 

C'è un modo per contrastare questo fenomeno: i facility manager e i produttori devono avere la valvole a idrogeno sottoporsi a specializzazione Test di perdita di elio. In questo modo si verifica che le guarnizioni siano sufficientemente ermetiche da contenere il gas. 

Infragilimento da idrogeno dei metalli

L'infragilimento da idrogeno (HE) è il rischio più pericoloso. Si verifica quando le molecole di idrogeno si diffondono attraverso la superficie dell'acciaio ad alta resistenza. Si dissociano in idrogeno atomico e si diffondono fino ai bordi dei grani del metallo. Di conseguenza, l'hardware diventa fragile e simile al vetro. 

Requisiti della valvola di cattura del carbonio (CO2)

In CCUS applicazioni, è noto che l'anidride carbonica degrada le guarnizioni e l'integrità meccanica, soprattutto durante i cambiamenti di fase. 

Alta pressione e decompressione rapida

Nei sistemi CCUS, la CO2 viene generalmente trasportata in uno stato altamente critico, ovvero si comporta sia come gas che come liquido. Inoltre, deve operare a pressioni solitamente superiori a 150 bar. Il pericolo si verifica durante la "decompressione rapida del gas" (RGD). Una volta che il sistema viene depressurizzato rapidamente, la CO2 assorbita si espande drasticamente tornando allo stato gassoso. 

Decompressione esplosiva elastomerica (RGD)

Quando la CO₂ è sottoposta ad alta pressione, le guarnizioni e gli O-ring in gomma standard agiscono come spugne. Una volta che si verifica l'evento RGD, il gas intrappolato all'interno dell'elastomero cercherà di fuoriuscire il più velocemente possibile. Ciò si traduce in una "decompressione esplosiva" in cui le guarnizioni scoppiano dall'interno verso l'esterno. Gli esperti raccomandano sempre di utilizzare una guarnizione anti-RGD specifica per qualsiasi valvola CCUS. 

Standard di prova per le nuove energie

I test sulla batteria vengono condotti per valutare se la valvola è pronta e può sopravvivere all' Nuova Energia mercato. Oltre al solito API 598 controlli idrostatici, test delle emissioni fuggitive e deve essere effettuato anche il ciclo del gas ad alta pressione. 

Valvola a sfera pneumatica in acciaio inossidabile API

La nostra valvola a sfera ad azionamento pneumatico è sinonimo di durevolezza e capacità della valvola di resistere a problemi quali rotture o perdite.

Visualizza prodotto

Test del gas ad alta pressione

Eseguire test su liquido non sarà sufficiente per l'idrogeno. I produttori di valvole devono utilizzare test con gas ad alta pressione (HPGT) utilizzando elio o azoto. Il primo è il mezzo di riposo preferito perché le sue dimensioni molecolari sono più vicine a quelle dell'idrogeno. 

Un credibile valvola dell'idrogeno il produttore deve soddisfare Norma ISO 15848-1 standard, in particolare le certificazioni di Classe AH o BH. Questo significa sottoporre le valvole a migliaia di cicli a diverse temperature, verificando al contempo eventuali perdite dallo stelo mediante uno spettrometro di massa. 

Idoneità del materiale

Il consenso del settore per valvole a idrogeno si basa sull'acciaio inossidabile ASTM A182 F316/316L con un contenuto minimo di nichel di 12%. Ciò contribuisce a stabilizzare la struttura del grano austenitico, che è più resistente alla migrazione degli atomi di idrogeno. 

Umidità in CCUS Le applicazioni possono convertire la CO2 in acido carbonico. Per questo motivo, i componenti interni vengono generalmente realizzati in Inconel 625 o Hastelloy C276. Questo previene la corrosione interstiziale e la vaiolatura localizzata. 

Considerazioni finali

Con la transizione a Nuova Energia, c'è sicuramente una crescente domanda di tecnologia delle valvole. Navigando tra le complessità di CCUS e l'idrogeno richiede esperti e produttori che comprendano le loro realtà molecolari. Gli impianti sono pronti per un ambiente a zero emissioni di carbonio solo quando test delle emissioni fuggitive e viene data priorità alla selezione di materiali che contrastino la fragilità e la RGD.