การทดสอบวาล์วสำหรับการใช้งานด้านไฮโดรเจนและการดักจับคาร์บอน (CCUS)

การขยายตัวของ 'พลังงานใหม่' หรือเศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ หมายความว่าโครงสร้างพื้นฐานที่รองรับเศรษฐกิจดังกล่าวก็ต้องพัฒนาไปด้วยเช่นกัน เพื่อให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างพื้นฐานเหล่านั้นสามารถจัดการกับของเหลวทางเคมีวิศวกรรมที่ท้าทายที่สุดสองชนิด ได้แก่ ไฮโดรเจน (H2) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2). 

ด้วยเหตุนี้ ผู้จัดการโรงงานและผู้ผลิตจึงต้องพิจารณาวาล์วไฮโดรเจนเป็นกลไกหลักในการป้องกันอันตรายจากสิ่งแวดล้อมและการสูญเสียทางการเงินอย่างมาก การตรวจสอบว่าชิ้นส่วนดังกล่าวสามารถทนทานต่อแรงดันสูงได้นั้น จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในการเลือกวัสดุและการทดสอบวาล์วแบบดั้งเดิม. 

การเตรียมวาล์วสำหรับไฮโดรเจนและ CCUS

แง่มุมทางเทคนิคของ วาล์วไฮโดรเจน และการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการจัดเก็บคาร์บอน (ซีซียูเอส) จำเป็นต้องให้ผู้ที่เกี่ยวข้องจัดการกับความผันผวนของความดันที่รุนแรงและปฏิกิริยาทางเคมีที่รุนแรง แนวคิดของ '‘ไม่มีการรั่วไหล’ต้องสังเกต 'ความปลอดภัย' ในการใช้งานด้านพลังงานใหม่ แม้แต่การรั่วซึมเพียงเล็กน้อยก็อาจนำไปสู่การระเบิดได้. 

การรั่วไหลของระบบ CCUS อาจส่งผลให้เกิดการแข็งตัวเฉพาะจุดอย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ การเตรียมวาล์วจึงต้องทำจากเหล็กหล่อที่หนาขึ้นและพิถีพิถัน การทดสอบการปล่อยมลพิษที่รั่วไหล, และการตรวจสอบทางโลหะวิทยา กระบวนการเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าวาล์วจะรักษาแรงดันที่ปลอดภัยตลอดอายุการใช้งาน. 

ความท้าทายด้านไฮโดรเจน

นักเคมีและวิศวกรถือว่าไฮโดรเจนเป็น "จอมหลบหนี" ตัวฉกาจที่สุดในโลกโมเลกุล มันเป็นธาตุที่เล็กที่สุดและเบาที่สุด ทำให้เกิดความท้าทายทางกายภาพและเคมีที่แตกต่างออกไป ซึ่งทำให้วาล์วอุตสาหกรรมมาตรฐานใช้งานไม่ได้ภายในไม่กี่เดือน. 

ขนาดโมเลกุล H₂ และความเสี่ยงต่อการรั่วไหล

เนื่องจากโมเลกุลของไฮโดรเจนมีขนาดเล็กมาก จึงสามารถแทรกซึมผ่านรูพรุนขนาดเล็กและโครงสร้างผลึกได้ ทำให้เกิดความเสี่ยงอย่างร้ายแรงต่อการรั่วไหลที่มองไม่เห็น ในระบบที่มีแรงดันสูง โมเลกุลจะแพร่กระจายผ่านปะเก็นตัวถังและวัสดุอุดวาล์ว. 

อย่างไรก็ตาม มีวิธีแก้ไขปัญหานี้ได้ นั่นคือ ผู้จัดการโรงงานและผู้ผลิตจะต้องมี... วาล์วไฮโดรเจน เข้ารับการรักษาเฉพาะทาง การทดสอบการรั่วไหลของฮีเลียม. นี่เป็นการยืนยันว่าซีลแน่นหนาพอที่จะกักเก็บก๊าซได้. 

การเปราะตัวของโลหะเนื่องจากไฮโดรเจน

การเปราะตัวเนื่องจากไฮโดรเจน (Hydrogen Embrittlement หรือ HE) เป็นความเสี่ยงที่อันตรายที่สุด เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของไฮโดรเจนแพร่กระจายผ่านพื้นผิวของเหล็กกล้าความแข็งแรงสูง พวกมันจะแตกตัวเป็นอะตอมของไฮโดรเจนและแพร่กระจายไปยังขอบเกรนของโลหะ ส่งผลให้ชิ้นส่วนโลหะเปราะและแข็งเหมือนแก้ว. 

ข้อกำหนดวาล์วดักจับคาร์บอน (CO2)

ใน ซีซียูเอส ในการใช้งานต่างๆ คาร์บอนไดออกไซด์เป็นที่ทราบกันดีว่าทำให้ซีลและโครงสร้างทางกลเสื่อมสภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงการเปลี่ยนแปลงสถานะ. 

แรงดันสูงและการลดแรงดันอย่างรวดเร็ว

ในระบบ CCUS นั้น CO2 จะถูกขนส่งในสถานะวิกฤตสูง ซึ่งหมายความว่ามันมีพฤติกรรมทั้งเหมือนแก๊สและของเหลว นอกจากนี้ ระบบจะต้องทำงานภายใต้ความดันที่มักเกิน 150 บาร์ อันตรายจะเกิดขึ้นในช่วง "การลดความดันแก๊สอย่างรวดเร็ว" (RGD) เมื่อระบบลดความดันอย่างรวดเร็ว CO2 ที่ถูกดูดซับจะขยายตัวอย่างมากเมื่อกลับกลายเป็นแก๊สอีกครั้ง. 

ระบบลดแรงดันระเบิดด้วยอีลาสโตเมอร์ (RGD)

เมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) อยู่ภายใต้ความดันสูง ปะเก็นและโอริงยางมาตรฐานจะทำหน้าที่เหมือนฟองน้ำ เมื่อเกิดเหตุการณ์ RGD ขึ้น ก๊าซที่ถูกกักอยู่ภายในวัสดุอีลาสโตเมอร์จะพยายามหนีออกมาให้เร็วที่สุดเท่าที่วัสดุจะหายใจได้ ส่งผลให้เกิด 'การลดความดันแบบระเบิด' ซึ่งทำให้ซีลแตกจากภายในสู่ภายนอก ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้ใช้ซีลป้องกัน RGD แบบพิเศษสำหรับวาล์ว CCUS ทุกชนิดเสมอ. 

มาตรฐานการทดสอบสำหรับพลังงานใหม่

การทดสอบแบตเตอรี่จะดำเนินการเพื่อประเมินว่าวาล์วพร้อมใช้งานและสามารถทนต่อสภาวะการใช้งานได้หรือไม่ พลังงานใหม่ ตลาด นอกเหนือจากปกติแล้ว API 598 การตรวจสอบแรงดันน้ำ, การทดสอบการปล่อยมลพิษที่รั่วไหล และต้องดำเนินการหมุนเวียนก๊าซแรงดันสูงด้วยเช่นกัน. 

วาล์วบอลสแตนเลส API แบบลม

วาล์วลูกบอลแบบใช้ลมของเราเป็นตัวอย่างที่ดีของความทนทานและความสามารถของวาล์วในการทนต่อปัญหาต่างๆ เช่น การแตกหักหรือการรั่วไหล.

ดูสินค้า

การทดสอบก๊าซแรงดันสูง

การทดสอบด้วยของเหลวอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับไฮโดรเจน ผู้ผลิตวาล์วต้องใช้การทดสอบด้วยก๊าซแรงดันสูง (HPGT) โดยใช้ฮีเลียมหรือไนโตรเจน โดยฮีเลียมเป็นตัวกลางที่เหมาะสมกว่าเนื่องจากขนาดโมเลกุลใกล้เคียงกับไฮโดรเจนมากกว่า. 

น่าเชื่อถือ วาล์วไฮโดรเจน ผู้ผลิตต้องปฏิบัติตาม ISO 15848-1 ตามมาตรฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการรับรองระดับ Class AH หรือ BH ซึ่งหมายถึงการทดสอบวาล์วซ้ำหลายพันครั้งที่อุณหภูมิต่างๆ พร้อมทั้งตรวจสอบการรั่วซึมของก้านวาล์วโดยใช้เครื่องแมสสเปกโทรเมตรี. 

ความเหมาะสมของวัสดุ

ฉันทามติของอุตสาหกรรมสำหรับ วาล์วไฮโดรเจน โดยเน้นที่เหล็กกล้าไร้สนิม ASTM A182 F316/316L ที่มีปริมาณนิกเกลขั้นต่ำ 12% ซึ่งช่วยทำให้โครงสร้างเกรนออสเทนไนต์มีความเสถียรมากขึ้น และทนทานต่อการเคลื่อนย้ายของอะตอมไฮโดรเจนได้ดีขึ้น. 

ความชื้นใน ซีซียูเอส กระบวนการนี้สามารถเปลี่ยน CO2 ให้เป็นกรดคาร์บอนิกได้ ด้วยเหตุนี้ ชิ้นส่วนตกแต่งภายในจึงมักได้รับการอัพเกรดเป็น Inconel 625 หรือ Hastelloy C276 เพื่อป้องกันการกัดกร่อนตามรอยแตกและการเกิดหลุมเฉพาะจุด. 

ข้อคิดส่งท้าย

ด้วยการเปลี่ยนผ่านไปสู่ พลังงานใหม่, แน่นอนว่าความต้องการเทคโนโลยีวาล์วนั้นเพิ่มขึ้น การจัดการกับความซับซ้อนของ... ซีซียูเอส และไฮโดรเจนต้องการผู้เชี่ยวชาญและผู้ผลิตที่เข้าใจความเป็นจริงในระดับโมเลกุล โรงงานจะพร้อมสำหรับการดำเนินงานที่เป็นกลางทางคาร์บอนก็ต่อเมื่อ การทดสอบการปล่อยมลพิษที่รั่วไหล และการเลือกใช้วัสดุที่ช่วยป้องกันการเปราะแตกและการเกิดรอยแตกตามขนาด (RGD) จะได้รับความสำคัญเป็นลำดับแรก.