Puntos a considerar en la selección de válvulas de control de hidrogenación a alta presión

El hidrógeno posee diversas propiedades, como su capacidad de reducción, su naturaleza explosiva y su combustibilidad. A altas temperaturas, las moléculas de hidrógeno se descomponen en átomos; estos pueden penetrar fácilmente en el acero y difundirse en él. Bajo estas condiciones, la difusión del hidrógeno en el acero es muy rápida. El hidrógeno puede reaccionar con el carbono presente en el acero, lo que provoca la decarburación en la superficie y en el interior del material, además de la formación de microgrietas. Efectos del hidrógeno en los materiales metálicos (1) Burbujas de hidrógeno. Definición: Los átomos de hidrógeno se difunden hacia el interior del metal (en su mayoría a través de las paredes del mismo), donde se unen para formar moléculas de hidrógeno que luego escapan. Si los átomos de hidrógeno se difunden en las cavidades del acero y allí se unen para formar moléculas de hidrógeno, como estas moléculas no pueden difundirse, se acumula una gran presión interna. Esto provoca que la superficie del acero se abulte o incluso se rompa; este fenómeno se conoce como abultamiento por hidrógeno. Los aceros de baja resistencia, especialmente aquellos que contienen una gran cantidad de impurezas no metálicas, son los más propensos a sufrir burbujas de hidrógeno. Entorno corrosivo que provoca burbujas de hidrógeno: El medio suele contener toxinas como sulfuro de hidrógeno, compuestos de arsénico, cianuros o iones de fósforo; estas sustancias impiden la reacción de liberación de hidrógeno. 　 Medidas preventivas: eliminar los agentes tóxicos en las condiciones de operación ； Si no es posible eliminarlo, se debe elegir acero calmante con pocos huecos ； También se puede utilizar acero inoxidable austenítico con baja permeabilidad al hidrógeno ； O bien, se puede utilizar un revestimiento de níquel, una capa protectora de plástico o un revestimiento de fibra de vidrio ； A veces se añaden inhibidores de corrosión. (2) Fragilidad por hidrógeno: Definición: La fragilidad por hidrógeno ocurre cuando el hidrógeno presente en el acero se combina para formar moléculas de hidrógeno. Esto provoca una concentración de esfuerzos que supera el límite de resistencia del acero, lo que a su vez causa una gran deformación de la estructura cristalina del metal. Como resultado, se forman pequeñas grietas en el interior del acero; estas grietas también se conocen como puntos blancos. La fragilidad por hidrógeno solo se puede prevenir, no curar. Una vez que se produce la fragilidad por hidrógeno, no se puede eliminar. Medidas para evitar y eliminarlo: 1. Elegir materiales que no sean sensibles a la fragilidad por hidrógeno, como los aceros aleados con Ni y Mo. 2. Reducir la cantidad de hidrógeno que penetra en el metal. Si se utiliza el decapado con ácido, es necesario añadir un inhibidor de corrosión al líquido de decapado ； Durante el proceso de desengrasado, se utilizan métodos químicos, detergentes o disolventes para eliminar la grasa ； Durante el proceso de galvanoplastia, tanto en los baños alcalinos como en aquellos con alta corriente, la cantidad de hidrógeno que se absorbe es escasa. 3. Se utilizan recubrimientos con baja difusión de hidrógeno y baja solubilidad del mismo. En general, se considera que, al electrochapar con Zn, Cd, Sn, Pb, el hidrógeno que penetra en la estructura del acero tiende a permanecer allí. En cambio, los recubrimientos metálicos como Cu, Mo, Al, Ag, Au, W tienen una baja difusión y solubilidad del hidrógeno, por lo que hay menos infiltración de hidrógeno. 4. Eliminación de tensiones previa al recubrimiento y deshidrogenación posterior para evitar riesgos como la fragilidad por hidrógeno, etc. (3) Corrosión por hidrógeno: Definición: En condiciones de alta temperatura y presión, el hidrógeno penetra en el metal y reacciona químicamente con algún componente o elemento, lo que provoca la destrucción del metal; a esto se le denomina corrosión por hidrógeno. Medidas preventivas: utilizar acero resistente al hidrógeno. Se pueden utilizar 16MnR (HIC), 15CrMoR (equivalente a 1Cr-0.5Mo), 14Cr1MoR (equivalente a 1.25Cr-0.5Mo), 2Cr-0.5Mo, 2.25Cr-1Mo, 2.25Cr-1Mo-0.25V, 3Cr-1Mo-0.25V, entre otros. El Cr y el Mo presentes en los aceros resistentes al hidrógeno pueden formar carbonuros estables, lo que reduce las posibilidades de que el hidrógeno se combine con el carbono, evitando así la formación de gas metano. En realidad, la corrosión por hidrógeno se divide teóricamente en los tres tipos mencionados anteriormente; sin embargo, en la práctica, estos tres tipos de corrosión ocurren casi al mismo tiempo. Por lo tanto, en los equipos que operan en entornos de corrosión por hidrógeno (entornos con presencia de hidrógeno), generalmente se elige el material según la curva de Nelson, y es necesario prestarle una gran atención. Los materiales resistentes al hidrógeno más comunes son el acero inoxidable austenítico, las aleaciones austeníticas reforzadas por precipitación, los aceros de baja aleación, las aleaciones de aluminio y las aleaciones de cobre. De acuerdo con las **normas de diseño para el hidrógeno GB50177-2005**, se establece que en las tuberías de hidrógeno deben utilizarse válvulas de tipo bola o globo. :Tiempo: Presión de diseño (MPa). Material: <0.1. El cuerpo de la válvula está hecho de hierro fundido nodular o acero fundido. La superficie de sellado está hecha de acero aleado o del mismo material que el cuerpo de la válvula. 0.1–2.5: El vástago de la válvula está hecho de acero al carbono; el cuerpo de la válvula está hecho de acero fundido. La superficie de sellado está hecha de acero aleado o del mismo material que el cuerpo de la válvula. >2.5: Tanto el cuerpo de la válvula como su vástago y la superficie de sellado están hechos de acero inoxidable. En condiciones de alta temperatura y presión, los materiales más utilizados para tuberías y válvulas son aceros inoxidables austeníticos y otros aceros inoxidables de bajo contenido de carbono, así como aceros de baja aleación (acero Mo, acero Cr-Mo). Además, desde el punto de vista económico y de las tensiones mecánicas, el acero inoxidable de bajo contenido de carbono es demasiado caro y además tiende a sufrir grietas por estrés; por lo tanto, se prefiere utilizar aceros de baja aleación (como en las refinerías, plantas petroquímicas, plantas de producción de amoníaco sintético, etc.).

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