Испытание клапанов для применения в системах улавливания водорода и углерода (CCUS).

Расширение ‘новой энергетики’ или низкоуглеродной экономики означает, что и поддерживающая её инфраструктура должна развиваться. Это гарантирует, что она сможет работать с двумя наиболее сложными для химической инженерии жидкостями – водородом (H2) и углекислым газом (CO2). 

В связи с этим руководители предприятий и производители должны рассматривать водородные клапаны как основную защиту от экологических угроз и значительных финансовых потерь. Проверка того, что такие компоненты выдерживают суровые условия эксплуатации под высоким давлением, требует кардинального изменения подхода к выбору материалов и традиционным методам тестирования клапанов. 

Подготовка клапанов для водорода и улавливания и хранения углерода.

Технические аспекты водородные клапаны и улавливание, использование и хранение углерода (CCUS) требуют от участников процесса управления экстремальными колебаниями давления и агрессивными химическими взаимодействиями. Концепция ‘нулевая утечка’В приложениях, связанных с новыми источниками энергии, необходимо соблюдать определенные правила. Даже малейшее нарушение герметичности может привести к взрыву. 

Утечка из системы CCUS также может привести к быстрому локальному замерзанию. В связи с этим подготовка клапана должна включать в себя более толстое литье и тщательную обработку. тестирование выбросов убегающих, а также металлургическую проверку. Эти процессы гарантируют, что клапаны будут поддерживать надежное давление на протяжении всего срока службы. 

Водородный вызов

Химики и инженеры считают водород непревзойденным ‘мастером побега’ в молекулярном мире. Это самый маленький и легкий элемент, представляющий собой особые физические и химические проблемы, из-за которых стандартные промышленные клапаны становятся непригодными для использования в течение нескольких месяцев. 

Размер молекулы H₂ и риски утечки

Поскольку молекулы водорода очень малы, они могут мигрировать через микроскопические поры и кристаллические решетки. Это приводит к серьезному риску невидимых утечек. В системе высокого давления молекула распространяется через прокладки корпуса и сальниковое уплотнение клапана. 

Однако этому есть противодействие: руководители предприятий и производители должны обладать водородные клапаны пройти специализированное обучение Проверка на герметичность с помощью гелия. Это подтверждает, что уплотнения достаточно герметичны, чтобы удерживать газ. 

Водородное охрупчивание металлов

Водородное охрупчивание (ВО) — наиболее опасная опасность. Оно возникает, когда молекулы водорода распространяются по поверхности высокопрочной стали. Они диссоциируют на атомарный водород и диффундируют к границам зерен металла. В результате фурнитура становится хрупкой и приобретает стекловидную структуру. 

Требования к клапанам улавливания углерода (CO2)

В CCUS В некоторых областях применения углекислый газ, как известно, ухудшает герметичность и механическую целостность, особенно при фазовых переходах. 

Высокое давление и быстрая декомпрессия

В системах улавливания и хранения углекислого газа (CCUS) CO2 обычно транспортируется в крайне критическом состоянии, то есть ведет себя как газ и жидкость одновременно. Кроме того, система должна работать при давлении, обычно превышающем 150 бар. Опасность возникает во время ‘быстрой декомпрессии газа’ (RGD). После быстрого снижения давления в системе поглощенный CO2 резко расширяется, возвращаясь в газообразное состояние. 

Эластомерная взрывная декомпрессия (RGD)

Когда CO2 находится под высоким давлением, прокладки и стандартные резиновые уплотнительные кольца действуют как губки. После возникновения эффекта RGD (Regular Decompression) газ, запертый внутри эластомера, будет стремиться выйти как можно быстрее, насколько позволяет материал. Это приводит к ‘взрывной декомпрессии’, при которой уплотнения разрываются изнутри. Специалисты всегда рекомендуют использовать специальные уплотнения, предотвращающие возникновение эффекта RGD, для любых клапанов CCUS. 

Стандарты тестирования для новых источников энергии

Проводятся испытания батареи для оценки готовности клапана к работе и его способности выдержать нагрузку. Новая энергия рынок. В дополнение к обычному API 598 гидростатические проверки, тестирование выбросов убегающих Кроме того, необходимо проводить циклическую обработку газом под высоким давлением. 

Пневматический шаровой кран API из нержавеющей стали

Наш пневматический шаровой клапан является образцом долговечности и способности выдерживать такие воздействия, как разрывы или протечки.

Просмотреть продукт

Испытание газа под высоким давлением

Проведение испытаний в жидкой среде недостаточно для проверки на водород. Производители клапанов должны использовать испытания в газовой среде высокого давления (HPGT) с использованием гелия или азота. Гелий является предпочтительной средой, поскольку его молекулярный размер ближе к размеру молекул водорода. 

Достоверный водородный клапан производитель должен соответствовать ISO 15848-1 стандарты, в частности, сертификаты класса AH или BH. Это подразумевает многократную проверку клапанов на герметичность при различных температурах с помощью масс-спектрометра. 

Пригодность материала

Общепринятое мнение в отрасли по водородные клапаны В основе лежит нержавеющая сталь ASTM A182 F316/316L с минимальным содержанием никеля 12%. Это способствует стабилизации структуры аустенитных зерен, что повышает устойчивость к миграции атомов водорода. 

Влага в CCUS В некоторых системах CO2 преобразуется в угольную кислоту. В связи с этим внутренние элементы отделки обычно модернизируются с использованием сплавов Inconel 625 или Hastelloy C276. Это предотвращает щелевую коррозию и локальную точечную коррозию. 

Заключительные мысли

С переходом к Новая энергия, Безусловно, спрос на клапанные технологии возрос. Разбираться в сложностях... CCUS Для производства водорода необходимы эксперты и производители, понимающие его молекулярные особенности. Предприятия будут готовы к углеродной нейтральности только тогда, когда... тестирование выбросов убегающих При этом приоритет отдается выбору материалов, предотвращающих охрупчивание и образование RGD-слоев.