उच्च दबाव वाले हाइड्रोजन नियंत्रण वाल्वों के चयन में ध्यान

हाइड्रोजन में अपचयकारी, विस्फोटक एवं दहनशील जैसे कई गुण होते हैं। उच्च तापमान पर, हाइड्रोजन अणु अपने परमाणु रूप में विघटित हो जाते हैं; ऐसी स्थिति में यह आसानी से इस्पात में प्रवेश कर सकता है एवं वहाँ फैल सकता है। ऐसी परिस्थितियों में, हाइड्रोजन का इस्पात में प्रसार बहुत तेज़ होता है। हाइड्रोजन, इस्पात में मौजूद कार्बन के साथ अभिक्रिया कर सकता है; इससे सतह पर कार्बन की कमी हो जाती है, एवं आंतरिक भागों में भी कार्बन की कमी हो जाती है। इसके अलावा, छोटी-छोटी दरारें भी उत्पन्न हो सकती हैं। हाइड्रोजन का धातु सामग्रियों पर प्रभाव (1) हाइड्रोजन-बुलबुले: परिभाषा – हाइड्रोजन परमाणु, धातु की आंतरिक सतह में फैल जाते हैं (ज्यादातर धातु की दीवारों के माध्यम से); दूसरी ओर, ये परमाणु आपस में मिलकर हाइड्रोजन अणु बनाते हैं, एवं फिर बाहर निकल जाते हैं। यदि हाइड्रोजन परमाणु इस्पात की खोखली संरचनाओं में पहुँच जाते हैं, एवं वहाँ हाइड्रोजन अणुओं का निर्माण होता है, तो चूँकि हाइड्रोजन अणु वहाँ से फैल नहीं सकते, इसलिए वहाँ भारी आंतरिक दबाव उत्पन्न हो जाता है। इसके कारण इस्पात की सतह में उभार या टूटने की समस्या उत्पन्न हो जाती है; इसे “हाइड्रोजन-उभार” कहा जाता है। कम शक्ति वाला स्टील, खासकर वह स्टील जिसमें बड़ी मात्रा में गैर-धात्विक अशुद्धियाँ होती हैं, हाइड्रोजन संबंधी समस्याओं का सबसे अधिक शिकार होता हाइड्रोजन बुलबुलों के निर्माण हेतु आवश्यक अपघटनात्मक वातावरण: ऐसे माध्यमों में आमतौर पर हाइड्रोजन सल्फाइड, आर्सेनिक यौगिक, साइनाइड, या फॉस्फोरस आयन जैसे विषाक्त पदार्थ होते हैं; ये पदार्थ हाइड्रोजन उत्पन्न करने की प्रक्रिया में बाधा डालते हैं। 　 सावधानी उपाय: कार्यप्रणाली में मौजूद विषाक्त पदार्थों को दूर करना। ； यदि इसे दूर नहीं किया जा सकता, तो कम होल वाले शांतिकारी इस्पात का उपयोग करें। ； हाइड्रोजन के प्रवेश की दर कम होने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील का भी उपयोग किया जा सक ； या फिर निकल की परत, प्लास्टिक की सुरक्षात्मक परत, ग्लास-फाइबर की परत आदि का उपयोग किया जा सकता है। ； कभी-कभी एंटी-कोरोसिव एजेंट भी मिलाया (2) हाइड्रोजन क्रैकिंग – परिभाषा: हाइड्रोजन क्रैकिंग, इस्पात में मौजूद हाइड्रोजन परमाणुओं के एक साथ जुड़ने के कारण होती है। इसके परिणामस्वरूप तनाव बढ़ जाता है, जिससे इस्पात की मजबूती की सीमा पार हो जाती है। इससे धातु का क्रिस्टलीय संरचना बुरी तरह विकृत हो जाती है, एवं इस्पात के अंदर छोट-छोटी दरारें बन जाती हैं; इन्हें “व्हाइट पॉइंट्स” भी कहा जात हाइड्रोजन क्रैकिंग से केवल बचा ही जा सकता है, इसका इ एक बार हाइड्रोजन क्रैकेज उत्पन्न हो जाने के बाद, इसे दूर नहीं किया बचाव एवं उन्मूलन हेतु उपाय: 1. ऐसी सामग्रियों का उपयोग करें जो हाइड्रोजन-क्षय के प्रति संवेदनशील न हों; जैसे कि Ni एवं Mo युक्त मिश्र धातुओं का उपयोग करना। 2. धातु में मौजूद हाइड्रोजन की मात्रा को कम करना। यदि एसिड वॉश का उपयोग किया जाता है, तो एसिड घोल में कोरोजन रोधक मिलाना आवश्यक है। ； तेल हटाने के लिए, रासायनिक विधि, क्लीनर या विलायक का उपयोग किया जाता है। ； इलेक्ट्रोप्लेटिंग के दौरान, क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट या उच्च धारा वाले इलेक्ट्रोलाइट में हाइड्रोजन का प्रवाह बहुत कम होता 3. कम हाइड्रोजन विसरण क्षमता एवं कम हाइड्रोजन घुलनशीलता वाली प्लेटिंग सतहों का उपयोग किया जाता है। आम तौर पर, Zn, Cd, Sn, Pb जैसी धातुओं की प्लेटिंग करते समय, इस्पात में हाइड्रोजन आसानी से जमा हो जाता है; जबकि Cu, Mo, Al, Ag, Au, W जैसी धातुओं की प्लेटिंग सतहों में हाइड्रोजन विसरण की दर कम होती है, इसलिए हाइड्रोजन कम मात्रा में ही जमा होता है। 4. प्लेटिंग से पहले तनाव को दूर करना, एवं प्लेटिंग के बाद हाइड्रोजन को हटाना; ताकि हाइड्रोजन-संबंधी समस्याओं से बचा जा सके।
(3) हाइड्रोजन-क्षय: परिभाषा – उच्च तापमान एवं दबाव वाले वातावरण में, हाइड्रोजन धातु के अंदर जाकर किसी घटक या तत्व के साथ रासायनिक अभिक्रिया करता है; जिससे धातु क्षतिग्रस्त हो जाती है। इसे हाइड्रोजन-क्षय कहा जाता है। रोकथाम के उपाय: हाइड्रोजन-प्रतिरोधी स्टील का उपयोग करें 16MnR (HIC), 15CrMoR (जो 1Cr-0.5Mo के समान है), 14Cr1MoR (जो 1.25Cr-0.5Mo के समान है), 2Cr-0.5Mo, 2.25Cr-1Mo, 2.25Cr-1Mo-0.25V, 3Cr-1Mo-0.25V आदि का उपयोग किया जा सकता है। एंटी-हाइड्रोजन स्टील में, Cr एवं Mo, स्थिर कार्बाइड बनाते हैं; इससे हाइड्रोजन एवं कार्बन के बीच संयोजन होने की संभावना कम हो जाती है, जिससे मीथेन गैस का निर्माण रोका जा सकता है। वास्तव में, सैद्धांतिक रूप से हाइड्रोजन के कारण होने वाला क्षय ऊपर बताए गए तीन प्रकारों में विभाजित होता है; लेकिन वास्तविकता में ये तीनों प्रकार के क्षय लगभग इसलिए, हाइड्रोजन-क्षयपूर्ण वातावरण में उपयोग होने वाले उपकरणों के लिए आमतौर पर नेल्सन वक्र के आधार पर ही सामग्री चुनी जाती है, एवं इस मुद्दे पर विशेष ध्यान देना आवश्यक है। हाइड्रोजन-प्रतिरोधी सामग्रियों में ऑस्टेनाइट स्टील, अवक्षेपण-सुदृढ़ीकृत ऑस्टेनाइट मिश्रधातुएँ, कम-मिश्रधातु वाला स्टील, एल्यूमिनियम मिश्रधातुएँ एवं तांबे की मिश्रधातुएँ आदि शामिल हैं। **हाइड्रोजन डिज़ाइन मानक GB50177-2005 के अनुसार, हाइड्रोजन पाइपलाइनों में उपयोग होने वाले वाल्वों के लिए निम्नलिखित नियम लागू हैं: वाल्वों के रूप में बॉल वाल्व एवं कट-ऑफ वाल्व ही उपयुक्त हैं.** :समय: डिज़ाइन दबाव (MPA)
सामग्री: <0.1 – वाल्व शरीर हेतु गोल-कार्बन स्टील या कास्ट आयरन का उपयोग किया जाता है; सीलिंग सतह हेतु मिश्र धातु स्टील या वाल्व शरीर के समान सामग्री का उपयोग किया जाता है।
0.1–2.5 – वाल्व स्टीम हेतु कार्बन स्टील का उपयोग किया जाता है; वाल्व शरीर हेतु कास्ट आयरन का उपयोग किया जाता है; सीलिंग सतह हेतु मिश्र धातु स्टील या वाल्व शरीर के समान सामग्री का उपयोग किया जाता है।
>2.5 – वाल्व शरीर, वाल्व स्टीम एवं सीलिंग सतह हेतु स्टेनलेस स्टील का उपयोग किया जाता है।
उच्च तापमान एवं दबाव की परिस्थितियों में, पाइपलाइनों एवं वाल्वों हेतु सबसे अधिक ऑस्टेनाइट स्टेनलेस स्टील जैसी कम-कार्बन वाली स्टेनलेस स्टील सामग्रियों, एवं कम-मिश्र धातु वाली स्टील सामग्रियों (जैसे Mo स्टील, Cr-Mo स्टील) का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, आर्थिक एवं तनाव-संबंधी कारकों को ध्यान में रखते हुए, कम-कार्बन वाले स्टेनलेस स्टील की कीमतें बहुत अधिक होती हैं; साथ ही यह तनाव-संबंधी दरारों का कारण भी बन सकता है। इसलिए, सामग्री के रूप में कम-मिश्रधातु वाले स्टील का ही उपयोग किया जाता है (जैसे: तेल शोधन संयंत्र, पेट्रोकेमिकल संयंत्र, सिंथेटिक अमोनिया संयंत्र आदि)।

हाइड्रोजन मीटरों के बड़े-बड़े बॉस, कृपया अपनी बुद्धिमत्तापूर्ण बातें सुनाइए।