Testowanie zaworów w zastosowaniach związanych z wodorem i wychwytywaniem dwutlenku węgla (CCUS)

Rozwój ‘Nowej Energii’, czyli gospodarki niskoemisyjnej, oznacza również konieczność rozwoju infrastruktury ją wspierającej. Gwarantuje to, że będzie ona w stanie poradzić sobie z dwoma najbardziej wymagającymi płynami inżynierii chemicznej – wodorem (H2) i dwutlenkiem węgla (CO2). 

W związku z tym kierownicy zakładów i producenci muszą traktować zawory wodorowe jako podstawową ochronę przed zagrożeniami środowiskowymi i znacznymi stratami finansowymi. Weryfikacja, czy takie komponenty wytrzymują trudy pracy pod wysokim ciśnieniem, wymaga zasadniczej zmiany w doborze materiałów i tradycyjnym testowaniu zaworów. 

Przygotowanie zaworów do wodoru i CCUS

Aspekty techniczne zawory wodorowe i wychwytywania, wykorzystania i składowania dwutlenku węgla (CCUS) wymagają od osób zaangażowanych radzenia sobie z ekstremalnymi wahaniami ciśnienia i agresywnymi interakcjami chemicznymi. Koncepcja ‘zero wycieków’W zastosowaniach Nowej Energii należy przestrzegać zasad. Nawet drobna awaria uszczelnienia może doprowadzić do eksplozji. 

Wyciek z układu CCUS może również skutkować szybkim, lokalnym zamarzaniem. W związku z tym przygotowanie zaworów musi być wykonane z grubszego odlewu, z dużą dokładnością. badania emisji ulotnych, i walidacji metalurgicznej. Procesy te gwarantują, że zawory utrzymują bezpieczne ciśnienie przez cały okres ich eksploatacji. 

Wyzwanie wodorowe

Chemicy i inżynierowie uważają wodór za najwspanialszego ‘artystę ucieczki’ w świecie molekularnym. Jest to najmniejszy i najlżejszy pierwiastek, który stawia czoła wyzwaniom fizycznym i chemicznym, sprawiając, że standardowe zawory przemysłowe stają się bezużyteczne w ciągu kilku miesięcy. 

Wielkość cząsteczki H₂ i ryzyko wycieku

Ze względu na bardzo małe rozmiary cząsteczek wodoru, mogą one migrować przez mikroskopijne pory i sieci krystaliczne. Prowadzi to do poważnego ryzyka niewidocznych wycieków. W układzie wysokociśnieniowym cząsteczka wodoru rozprzestrzenia się przez uszczelki korpusu i uszczelnienie zaworu. 

Istnieje jednak sposób, aby temu zaradzić: kierownicy zakładów i producenci muszą mieć zawory wodorowe przejść specjalistyczną Badanie szczelności helem. Potwierdza to, że uszczelnienia są wystarczająco szczelne, aby zatrzymać gaz. 

Kruchość metali wodorem

Kruchość wodorowa (HE) to najgroźniejsze zagrożenie. Występuje, gdy cząsteczki wodoru rozprzestrzeniają się po powierzchni stali o wysokiej wytrzymałości. Rozpadają się na atomy wodoru i dyfundują do granic ziaren metalu. W rezultacie stal staje się krucha i szklista. 

Wymagania dotyczące zaworów wychwytujących dwutlenek węgla (CO2)

W CCUS W zastosowaniach, dwutlenek węgla jest znany z tego, że powoduje degradację uszczelnień i osłabia integralność mechaniczną, zwłaszcza podczas zmian faz. 

Wysokie ciśnienie i szybka dekompresja

W systemach CCUS CO2 jest zazwyczaj transportowany w stanie krytycznym, co oznacza, że zachowuje się zarówno jak gaz, jak i ciecz. Co więcej, musi działać pod ciśnieniem zazwyczaj przekraczającym 150 barów. Niebezpieczeństwo występuje podczas ‘szybkiej dekompresji gazu’ (RGD). Po gwałtownej dekompresji systemu, pochłonięty CO2 gwałtownie się rozpręża, wracając do stanu gazowego. 

Elastomerowa wybuchowa dekompresja (RGD)

Gdy CO2 jest pod wysokim ciśnieniem, uszczelki i standardowe gumowe pierścienie uszczelniające działają jak gąbki. Po wystąpieniu zjawiska RGD gaz uwięziony w elastomerze będzie próbował uciec tak szybko, jak materiał jest w stanie oddychać. Powoduje to ‘wybuchową dekompresję’, w której uszczelki pękają od wewnątrz. Eksperci zawsze zalecają stosowanie specjalistycznych uszczelek anty-RGD do każdego zaworu CCUS. 

Normy testowe dla nowej energii

Testy baterii przeprowadza się w celu oceny, czy zawór jest gotowy i czy przetrwa Nowa Energia rynek. Oprócz zwykłych API 598 kontrole hydrostatyczne, badania emisji ulotnych i należy również przeprowadzić cykl gazowy pod wysokim ciśnieniem. 

Zawór kulowy ze stali nierdzewnej API pneumatyczny

Nasz pneumatyczny zawór kulowy jest kwintesencją trwałości i odporności zaworu na takie problemy, jak pęknięcia i przecieki.

Zobacz produkt

Badanie gazu pod wysokim ciśnieniem

W przypadku wodoru samo testowanie w cieczy nie wystarczy. Producenci zaworów muszą stosować testowanie gazem pod wysokim ciśnieniem (HPGT) z użyciem helu lub azotu. Ten pierwszy jest preferowanym medium resztkowym, ponieważ jego rozmiar cząsteczek jest bliższy rozmiarowi wodoru. 

Wiarygodny zawór wodorowy producent musi spełnić ISO 15848-1 Normy te obejmują certyfikaty klasy AH lub BH. Oznacza to tysiące cykli pracy zaworów w różnych temperaturach i jednoczesne sprawdzanie ewentualnego przecieku trzpienia za pomocą spektrometru masowego. 

Przydatność materiału

Konsensus branżowy dla zawory wodorowe Koncentruje się na stali nierdzewnej ASTM A182 F316/316L o minimalnej zawartości niklu 12%. Pomaga to ustabilizować strukturę ziaren austenitu, co zwiększa odporność na migrację atomów wodoru. 

Wilgoć w CCUS Aplikacje mogą przekształcać CO2 w kwas węglowy. Dzięki temu wewnętrzne elementy wykończenia są zazwyczaj ulepszane do Inconelu 625 lub Hastelloyu C276. Zapobiega to korozji wżerowej i lokalnym wżerom. 

Ostatnie myśli

Wraz z przejściem do Nowa Energia, Z pewnością istnieje zwiększone zapotrzebowanie na technologię zaworów. Poruszanie się po zawiłościach CCUS a wodór wymaga ekspertów i producentów, którzy rozumieją realia molekularne. Obiekty będą gotowe na środowisko neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla dopiero wtedy, gdy badania emisji ulotnych a priorytetem jest dobór materiałów, które są odporne na kruchość i RGD.