고압 수소 주입 제어밸브 선정 시 고려사항

수소는 환원성, 폭발성, 가연성 등 다양한 특성을 가지고 있습니다. 고온에서 수소 분자는 원자 형태로 분해되며, 이때 쉽게 강철 속으로 들어가 확산될 수 있습니다.이러한 조건에서 수소는 강철 내에서 매우 빠르게 확산되며, 강철 내의 탄소와 반응하여 표면 탈탄과 내부 탈탄 및 미세 균열을 유발할 수 있다. 수소가 금속 재료에 미치는 영향 (1) 수소 부풀어 오름 정의: 수소 원자가 금속 내부로 확산되어(대부분은 용기 벽을 통해), 반대쪽에서 수소 분자를 형성하여 밖으로 빠져나감.수소 원자가 강철 내의 공극으로 확산되어 그곳에서 수소 분자를 형성하면, 수소 분자는 확산될 수 없기 때문에 엄청난 내부 압력이 축적되어 강철 표면이 부풀어 오르거나 심지어 파괴되는 현상을 수소 팽창이라고 합니다.저강도 강철, 특히 다량의 비금속 불순물을 포함한 강철은 수소 팽창이 가장 쉽게 발생합니다. 수소 부풀음이 발생하는 부식 환경: 매체에는 일반적으로 황화수소나 비소 화합물, 시안화물, 인 이온 등의 독성 물질들이 포함되어 있으며, 이러한 물질들이 수소 방출 반응을 막습니다.　 예방 조치: 작업 환경 내의 독성 물질 제거；제거할 수 없다면, 공극이 적은 진정강을 선택하십시오；수소 침투율이 낮은 오스테나이트 스테인리스를 사용할 수도 있습니다；또는 니켈 라이닝, 플라스틱 보호층, 유리섬유 강화 플라스틱 라이닝 등을 사용할 수 있습니다；때로는 부식억제제를 첨가합니다. (2) 수소크리프트 정의: 수소크리프트란 강철에 용해된 수소가 수소 분자로 결합하여 응력이 집중되고, 이로 인해 강철의 강도 한계를 초과하여 금속 격자가 심하게 변형되면서 강철 내부에 미세한 균열이 생기는 현상으로, 백점이라고도 합니다.수소균열은 예방만 가능할 뿐, 치료할 수 없다.수소균열이 일단 생기면, 없앨 수 없습니다. 방지 및 제거 조치 1. 수소에 의한 취성에 민감하지 않은 재료를 사용하되, Ni나 Mo가 포함된 합금강을 선택한다. 2. 금속 내 수소 침투량을 줄입니다.산세를 사용할 경우, 산세액에 부식억제제를 첨가해야 합니다；오일 제거 시에는 화학적 오일 제거법, 세정제 또는 용매를 이용한 오일 제거법을 사용합니다；전기도금 시에는 알칼리성 도금액이나 고전류 도금액 모두 수소 침투량이 적습니다. 3. 낮은 수소 확산성과 낮은 수소 용해도를 가진 도금층을 사용함. 일반적으로 Zn, Cd, Sn, Pb를 전기도금할 때는 강재 내부로 스며든 수소가 잔류하기 쉬운 반면, Cu, Mo, Al, Ag, Au, W와 같은 금속 도금층은 낮은 수소 확산성과 낮은 수소 용해도를 가지고 있어 수소의 침투가 적다. 4. 도금 전 스트레스 제거 및 도금 후 수소 제거를 통한 수소에 의한 파괴 위험 제거 등 (3) 수소 침식 정의: 고온 고압 환경에서 수소가 금속 내부로 들어가 특정 성분이나 원소와 화학 반응을 일으켜 금속이 손상되는 것을 수소 침식이라고 합니다. 예방 조치: 내수소 강을 사용합니다.16MnR(HIC), 15CrMoR(1Cr-0.5Mo에 해당), 14Cr1MoR(1.25Cr-0.5Mo에 해당), 2Cr-0.5Mo, 2.25Cr-1Mo, 2.25Cr-1Mo-0.25V, 3Cr-1Mo-0.25V 등을 사용할 수 있습니다.항수소강의 Cr과 Mo는 안정적인 탄화물을 형성할 수 있어, 수소와 탄소가 결합할 기회를 줄이고 메탄 가스의 생성을 방지합니다. 사실 수소 부식은 이론적으로 위의 세 가지로 나뉘지만, 실제로는 세 가지 부식이 거의 동시에 존재합니다.따라서 수소 부식 환경(수소 노출 환경)에 있는 장비의 경우 일반적으로 넬슨 곡선에 따라 소재를 선정해야 하며, 이에 대해 매우 철저히 주의를 기울여야 합니다. 일반적으로 사용되는 항수소 재료로는 오스테나이트 스테인리스강, 침전 강화 오스테나이트 합금, 저합금강, 알루미늄 합금 및 구리 합금 등이 있습니다. **수소 설계 규범 GB50177-2005**에 따르면, 수소 파이프라인의 밸브로는 공 벨브나 체크 밸브를 사용하는 것이 바람직합니다. :시간: 설계 압력(MPa)
재질: <0.1의 경우, 밸브 본체는 흑연주철 또는 주철로 만들어집니다. 밀봉면은 합금강 또는 밸브 본체와 동일한 재질로 사용됩니다.
0.1～2.5의 경우, 밸브 스템은 탄소강으로 만들어지며, 밸브 본체는 주철로 만들어집니다. 밀봉면은 합금강 또는 밸브 본체와 동일한 재질로 사용됩니다.
>2.5의 경우, 밸브 본체, 밸브 스템, 밀봉면 모두 스테인리스강으로 만들어집니다. 고온고압 환경에서는 파이프라인과 밸브의 재질로 저탄소 스테인리스강이나 저합금강(Mo강, Cr-Mo강)이 가장 많이 사용됩니다. 이 외에도 경제적 측면과 응력 측면을 고려할 때, 저탄소 스테인리스강은 가격이 너무 비싸고 응력 균열이 발생하기 쉽기 때문에, 재질 선택 시에는 저합금강을 주로 사용합니다(예: 정유공장, 석유화학공장, 합성암모니아 공장 등).

수소 처리 장비의 대부들이시여, 여러분의 통찰력 있는 말씀을 들려주십시오