Schwerpunkte bei der Auswahl von Hochdruck-Hydrierungssteuerventilen

Wasserstoff weist zahlreiche Eigenschaften auf, wie Reduktionsfähigkeit, Explosivität und Entzündbarkeit. Bei hohen Temperaturen zerfallen Wasserstoffmoleküle in Atome, wodurch er leicht in Stahl eindringen und sich dort ausbreiten kann. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Diffusion von Wasserstoff im Stahl sehr schnell. Der Wasserstoff kann mit dem Kohlenstoff im Stahl reagieren, was zu einer Entkarbung an der Oberfläche sowie im Inneren des Stahls sowie zu Mikrorissen führt. Einfluss von Wasserstoff auf Metallmaterialien (1) Wasserstoffschwämme: Definition: Wasserstoffatome diffundieren in das Innere des Metalls – meist über die Wände des Behälters – und bilden auf der anderen Seite Wasserstoffmoleküle, die anschließend entweichen. Wenn Wasserstoffatome in die Hohlräume des Stahls eindringen und dort zu Wassermolekülen verschmelzen, kann aufgrund der Tatsache, dass Wassermoleküle sich nicht ausbreiten können, ein großer innenliegender Druck entstehen. Dies führt dazu, dass die Oberfläche des Stahls aufbläht oder sogar reißt – dieses Phänomen wird als Wasserstoffaufblähung bezeichnet. Niedriglegierter Stahl, insbesondere Stahl mit vielen nichtmetallischen Verunreinigungen, ist am anfälligsten für Wasserstoffblasen. Korrosionsumgebungen, die zu Wasserstoffblasen führen: In dem Medium sind in der Regel Gifte wie Schwefelwasserstoff, Arsenverbindungen, Cyanide oder Phosphat-Ionen enthalten. Diese Stoffe verhindern die Wasserstofffreisetzung. 　 Präventive Maßnahmen: Beseitigung toxischer Stoffe in den Betriebsbedingungen ； Wenn es nicht beseitigt werden kann, sollte ein Beruhigungsstahl mit wenigen Löchern verwendet werden ； Auch Austenitstähle mit geringer Wasserstoffdurchlässigkeit können verwendet werden ； Oder man verwendet eine Nickelbeschichtung, eine Kunststoffschutzschicht, eine Glasfaser-Kunststoff-Beschichtung usw ； Manchmal werden Korrosionsinhibitoren hinzugefügt. (2) Wasserstoffsprödigkeit – Definition: Wasserstoffsprödigkeit entsteht, wenn Wasserstoff, der im Stahl gelöst ist, zu Wasserstoffmolekülen zusammenkommt. Dadurch entsteht eine Spannungskonzentration, die die Festigkeitsgrenze des Stahls überschreitet. Dies führt zu einer starken Verformung des Metallgitters sowie zum Entstehen kleiner Risse im Stahl – sogenannte „Weiße Punkte“. Wasserstoffbruch kann nur vorgebeugt, aber nicht geheilt werden. Sobald Wasserstoffbruch entsteht, kann er nicht beseitigt werden. Maßnahmen zur Vermeidung und Beseitigung: 1. Verwenden Sie Materialien, die nicht anwärtsbrüchig sind, wie z. B. Legierungsstähle mit Ni- und Mo-Anteilen. 2. Verringerung der Menge an eingedrungenem Wasserstoff im Metall. Wenn eine Säurebehandlung angewandt wird, muss ein Korrosionsinhibitor in die Säurelösung hinzugefügt werden ； Bei der Entfettung werden chemische Mittel, Reinigungsmittel oder Lösungsmittel verwendet ； Beim Elektrolytbeschichten ist die Menge an eingedrungenem Wasserstoff in alkalischen Beschichtungsflüssigkeiten oder in Flüssigkeiten mit hohem Stromwert gering. 3. Verwendung von Beschichtungen mit geringer Wasserstoffdiffusion und geringer Wasserstoffsolubilität. Es wird allgemein angenommen, dass beim Elektrolytisieren von Zn, Cd, Sn, Pb der in das Stahlmaterial eindringende Wasserstoff leicht zurückbleiben kann. Metallbeschichtungen wie Cu, Mo, Al, Ag, Au, W weisen hingegen eine geringe Wasserstoffdiffusion sowie eine geringe Wasserstoffsolubilität auf, wodurch weniger Wasserstoff eindringen kann. 4. Spannungsentfernung vor dem Beschichten sowie Entwässerung nach dem Beschichten, um das Risiko von Wasserstoffsprödigkeit zu beseitigen usw. (3) Wasserstoffkorrosion: Definition: Unter hohen Temperaturen und hohem Druck dringt Wasserstoff in das Metall ein und reagiert chemisch mit einem bestimmten Bestandteil oder Element des Metalls, wodurch dieses beschädigt wird. Dies wird als Wasserstoffkorrosion bezeichnet. Präventive Maßnahmen: Verwendung von wasserstoffbeständigem Stahl. Möglich sind 16MnR (HIC), 15CrMoR (entspricht 1Cr-0,5Mo), 14Cr1MoR (entspricht 1,25Cr-0,5Mo), 2Cr-0,5Mo, 2,25Cr-1Mo, 2,25Cr-1Mo-0,25V, 3Cr-1Mo-0,25V usw. Cr und Mo im Wasserstoffresistenten Stahl können stabile Karbide bilden, wodurch die Möglichkeit einer Verbindung von Wasserstoff und Kohlenstoff verringert wird und so die Entstehung von Methangas verhindert wird. Theoretisch lässt sich die Wasserstoffkorrosion in die oben genannten drei Arten einteilen, in der Praxis treten jedoch alle drei Arten von Korrosion fast gleichzeitig auf. Daher werden bei Geräten, die in einer Umgebung mit Wasserstoffkorrosion arbeiten (Wasserstoffumgebung), in der Regel Materialien nach der Nelson-Kurve ausgewählt, wobei besonderer Wert darauf gelegt werden muss. Häufig verwendete wasserstoffresistente Materialien sind austenitisches Edelstahl, durch Niederschlagssicherung gestärkte Austenitlegierungen, niedriglegierter Stahl, Aluminiumlegierungen sowie Kupferlegierungen. Gemäß den **Vorgaben der Designrichtlinien für Wasserstoff GB50177-2005 bezüglich der Ventile in Wasserstoffleitungen sollen bevorzugt Kugelventile und Durchflussventile verwendet werden.** :Zeit: Konstruktionsdruck (MPa)
Material: < 0,1 – Der Ventilkörper besteht aus Gussgraphitstahl oder Gusseisen. Die Dichtflächen bestehen aus Legierungsstahl oder sind mit dem Ventilkörper identisch.
0,1–2,5 – Der Ventilstab besteht aus Kohlenstahl. Der Ventilkörper besteht aus Gusseisen. Die Dichtflächen bestehen aus Legierungsstahl oder sind mit dem Ventilkörper identisch.
> 2,5 – Sowohl der Ventilkörper, der Ventilstab als auch die Dichtflächen bestehen aus Edelstahl. Unter hohen Temperaturen und Drücken werden vor allem austenitischer Edelstahl sowie niedriglegierter Stahl (Mo-Stahl, Cr-Mo-Stahl) für Rohrleitungen und Ventile verwendet. Darüber hinaus sind aus wirtschaftlicher und belastungsbedingter Sicht kohlenstoffarme Edelstähle zu teuer und neigen außerdem zur Spannungsrisse. Deshalb wird vorwiegend niedriglegierter Stahl verwendet (zum Beispiel in Raffinerien, Petrochemieanlagen, Ammoniaksyntheseanlagen usw.).

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