Testes de válvulas para aplicações de captura de hidrogênio e carbono (CCUS)

A expansão da economia de 'Novas Energias' ou de baixo carbono exige que a infraestrutura que a suporta também evolua. Isso garante que ela seja capaz de lidar com os dois fluidos de engenharia química mais desafiadores: o hidrogênio (H2) e o dióxido de carbono (CO2). 

Com isso, gerentes de fábrica e fabricantes devem considerar as válvulas de hidrogênio como a principal defesa contra riscos ambientais e perdas financeiras significativas. Verificar se esses componentes suportam os rigores do serviço em alta pressão exige uma mudança crucial na seleção de materiais e nos testes tradicionais de válvulas. 

Preparando válvulas para hidrogênio e CCUS.

Os aspectos técnicos de válvulas de hidrogênio e Captura, Utilização e Armazenamento de Carbono (CCUS) exigem que os envolvidos lidem com flutuações extremas de pressão e interações químicas agressivas. O conceito de '‘vazamento zero’Em aplicações de novas energias, é preciso observar atentamente as normas. Mesmo uma pequena falha na vedação pode levar a explosões. 

Vazamentos no sistema CCUS também podem resultar em congelamento localizado rápido. Com isso, a preparação da válvula deve envolver uma fundição mais espessa e meticulosa. testes de emissões fugitivas, e validação metalúrgica. Esses processos garantem que as válvulas mantenham uma pressão segura durante toda a sua vida útil. 

O Desafio do Hidrogênio

Químicos e engenheiros consideram o hidrogênio o maior "artista da fuga" do mundo molecular. É o elemento mais minúsculo e leve, apresentando desafios físicos e químicos distintos que tornam as válvulas industriais padrão inúteis em poucos meses. 

Tamanho da molécula de H₂ e riscos de vazamento

Como as moléculas de hidrogênio são muito pequenas, elas podem migrar através de poros microscópicos e estruturas cristalinas. Isso acarreta sérios riscos de vazamentos invisíveis. Em um sistema de alta pressão, a molécula se espalha pelas juntas do corpo e pela gaxeta da válvula. 

Existe uma maneira de contornar isso, no entanto: os gestores de instalações e os fabricantes devem ter o válvulas de hidrogênio passar por processos especializados Teste de vazamento de hélio. Isso verifica se as vedações estão suficientemente apertadas para conter o gás. 

Fragilização de metais por hidrogênio

A fragilização por hidrogênio (FH) é o risco mais perigoso. Ocorre quando as moléculas de hidrogênio se espalham pela superfície do aço de alta resistência. Elas se dissociam em hidrogênio atômico e se difundem até os contornos de grão do metal. Como resultado, o componente se torna quebradiço e vítreo. 

Requisitos da válvula de captura de carbono (CO2)

Em CCUS Em aplicações práticas, o dióxido de carbono é conhecido por degradar vedações e a integridade mecânica, especialmente durante mudanças de fase. 

Alta pressão e descompressão rápida

Nos sistemas de CCUS (Captura, Utilização e Armazenamento de Carbono), o CO2 é geralmente transportado em um estado altamente crítico, ou seja, comporta-se como gás e líquido. Além disso, esse sistema precisa operar sob pressão geralmente superior a 150 bar. O perigo surge durante a "Descompressão Rápida de Gás" (RGD). Quando o sistema é despressurizado rapidamente, o CO2 absorvido se expande drasticamente ao retornar ao estado gasoso. 

Descompressão explosiva de elastômero (RGD)

Quando o CO2 está sob alta pressão, juntas e anéis de vedação de borracha padrão agem como esponjas. Assim que ocorre o evento RGD (descarga explosiva), o gás preso dentro do elastômero tenta escapar o mais rápido possível. Isso resulta em uma "descompressão explosiva", onde as vedações se rompem de dentro para fora. Especialistas sempre recomendam o uso de uma vedação anti-RGD específica para qualquer válvula CCUS (sistema de captura, armazenamento e utilização de CO2). 

Padrões de teste para novas energias

Os testes de bateria são realizados para avaliar se a válvula está pronta e pode suportar o uso. Nova Energia mercado. Além do habitual API 598 verificações hidrostáticas, testes de emissões fugitivas e também deve ser realizado o ciclo de gás de alta pressão. 

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Testes com gás de alta pressão

Realizar testes com líquidos não será suficiente para o hidrogênio. Os fabricantes de válvulas devem usar Testes com Gás de Alta Pressão (HPGT) utilizando hélio ou nitrogênio. O primeiro é o meio preferencial, pois seu tamanho molecular é mais próximo ao do hidrogênio. 

Uma pessoa confiável válvula de hidrogênio O fabricante deve atender aos requisitos. ISO 15848-1 normas, especificamente as certificações Classe AH ou BH. Isso se refere ao ciclo das válvulas milhares de vezes em diferentes temperaturas, enquanto se verifica a possibilidade de vazamento na haste usando um espectrômetro de massa. 

Adequação do material

O consenso da indústria para válvulas de hidrogênio O estudo centra-se no aço inoxidável ASTM A182 F316/316L com um teor mínimo de níquel de 12%. Isso ajuda a estabilizar a estrutura do grão austenítico, que é mais resistente à migração de átomos de hidrogênio. 

Umidade em CCUS Aplicações podem converter CO2 em ácido carbônico. Com isso, os componentes internos de acabamento são geralmente atualizados para Inconel 625 ou Hastelloy C276. Isso evita a corrosão por frestas e a formação de pites localizados. 

Considerações finais

Com a transição para Nova Energia, Certamente há uma demanda crescente por tecnologia de válvulas. Navegando pelas complexidades de CCUS A produção de hidrogênio exige especialistas e fabricantes que compreendam suas características moleculares. As instalações só estarão prontas para um cenário neutro em carbono quando... testes de emissões fugitivas e a seleção de materiais que combatem a fragilização e a RGD (disrupção de superfície por ruptura) é priorizada.