نکات مهم در انتخاب شیر کنترل هیدروژن‌زنی با فشار بالا

هیدروژن دارای ویژگی‌های متعددی مانند خاصیت کاهش‌دهندگی، انفجارپذیری و قابلیت احتراق است. در دماهای بالا، مولکول‌های هیدروژن به اتم‌ها تجزیه می‌شوند؛ این اتم‌ها می‌توانند به راحتی وارد فولاد شوند و در آن پخش شوند. در چنین شرایطی، انتشار هیدروژن در فولاد بسیار سریع است؛ هیدروژن می‌تواند با کربن موجود در فولاد واکنش دهد و منجر به کاهش میزان کربن در سطح و درون فولاد، همچنین ایجاد ترک‌های ریز شود. تأثیر هیدروژن بر فلزات (۱) تورم ناشی از هیدروژن: تعریف: اتم‌های هیدروژن به داخل فلز نفوذ می‌کنند (بیشتر از طریق دیواره‌های ظرف) و در سمت دیگر به مولکول‌های هیدروژن تبدیل شده و خارج می‌شوند. اگر اتم‌های هیدروژن در حفره‌های موجود در فولاد پخش شوند و در آنجا به مولکول‌های هیدروژن تبدیل شوند، از آنجایی که مولکول‌های هیدروژن نمی‌توانند پخش شوند، فشار داخلی زیادی ایجاد می‌شود؛ این امر منجر به برجستگی سطح فولاد یا حتی ترک خوردن آن می‌شود. این پدیده را «برجستگی ناشی از هیدروژن» می‌نامند. فولادهای با مقاومت کم، به‌ویژه فولادهای حاوی مقدار زیادی ناخالصی‌های غیرفلزی، در معرض بالاترین خطر ایجاد حباب‌های هیدروژنی قرار دارند. محیط‌های خوردگی که باعث ایجاد حباب‌های هیدروژن می‌شوند: این محیط‌ها معمولاً حاوی سولفید هیدروژن، یا ترکیبات آرسنیک، یا سیانیدها، یا یون‌های فسفر و سایر سموم هستند؛ این مواد مانع از واکنش تولید هیدروژن می‌شوند. 　 اقدامات پیشگیرانه: رفع مواد سمی در شرایط کاری ； اگر امکان رفع آن وجود ندارد، از فولاد آرام‌بخش با تعداد حفره‌های کم استفاده کنید ； می‌توان از فولاد ضدزنگ آستنیتی با نفوذپذیری پایین در برابر هیدروژن نیز استفاده کرد ； یا می‌توان از پوشش نیکل، لایه محافظ پلاستیکی، پوشش فایبرگلاس و غیره استفاده کرد ； گاهی اوقات، مواد کندکننده خوردگی اضافه می‌شود. (۲) شکنندگی هیدروژنی: تعریف: شکنندگی هیدروژنی به این معناست که هیدروژن موجود در فولاد، به مولکول‌های هیدروژن تبدیل شده و باعث تمرکز تنش می‌شود؛ این امر منجر به فراتر رفتن از حد استحکام فولاد می‌گردد و باعث تغییر شکل شدید الگوی بلوری فولاد می‌شود. در نتیجه، ترک‌های ریزی در داخل فولاد ایجاد می‌شود که به آن‌ها «نقاط سفید» نیز گفته می‌شود. شکنندگی هیدروژنی تنها قابل پیشگیری است، نه درمان. وقتی شکنندگی هیدروژنی ایجاد می‌شود، دیگر نمی‌توان آن را از بین برد. اقدامات پیشگیرانه و رفعی: ۱. استفاده از موادی که نسبت به شکنندگی هیدروژنی حساس نیستند، مانند فولادهای آلیاژی حاوی Ni و Mo. ۲. کاهش مقدار هیدروژن نفوذکرده در فلز. در صورت استفاده از شستشوی اسیدی، لازم است مهارکننده خوردگی به محلول شستشو اضافه شود ； در فرآیند حذف روغن، از روش‌های شیمیایی، مواد شوینده یا حلال‌ها برای حذف روغن استفاده می‌شود ； در فرآیند رزینگ، میزان نفوذ هیدروژن در محلول‌های رزینگ قلیایی یا محلول‌هایی با جریان بالا کم است. ۳. استفاده از لایه‌های پوششی با گسترش کم هیدروژن و ظرفیت حل کم هیدروژن: به طور کلی، هنگام رسوب دادن فلزاتی مانند Zn، Cd، Sn، Pb، هیدروژن وارد شده به فولاد به راحتی باقی می‌ماند؛ اما لایه‌های پوششی فلزاتی مانند Cu، Mo، Al، Ag، Au، W دارای گسترش کم هیدروژن و ظرفیت حل کم هیدروژن هستند و در نتیجه هیدروژن کمتری وارد آن‌ها می‌شود. ۴. کاهش تنش قبل از پوشش‌دهی و حذف هیدروژن پس از آن برای رفع خطرات ناشی از شکنندگی در اثر هیدروژن و غیره؛ (۳) خوردگی ناشی از هیدروژن: تعریف: در محیط‌های دارای دما و فشار بالا، هیدروژن وارد فلز می‌شود و با یکی از ترکیبات یا عناصر آن واکنش شیمیایی ایجاد کرده و باعث تخریب فلز می‌شود؛ این پدیده را خوردگی ناشی از هیدروژن می‌نامند. اقدامات پیشگیرانه: استفاده از فولاد مقاوم در برابر هیدروژن. می‌توان از موادی مانند ۱۶MnR (HIC)، ۱۵CrMoR (معادل ۱Cr-۰.۵Mo)، ۱۴Cr1MoR (معادل ۱.۲۵Cr-۰.۵Mo)، ۲Cr-۰.۵Mo، ۲.۲۵Cr-۱Mo، ۲.۲۵Cr-۱Mo-۰.۲۵V، ۳Cr-۱Mo-۰.۲۵V و غیره استفاده کرد. کروم و مولیبدن موجود در فولادهای مقاوم در برابر هیدروژن، می‌توانند کربیدهای پایداری تشکیل دهند؛ این امر فرصت ترکیب هیدروژن با کربن را کاهش داده و از تشکیل گاز متان جلوگیری می‌کند. در واقع، خوردگی هیدروژن از نظر تئوری به سه دسته فوق تقسیم می‌شود، در حالی که در عمل، این سه نوع خوردگی تقریباً همزمان وجود دارند. بنابراین، در تجهیزاتی که در محیط‌های مستعد خوردگی هیدروژنی (محیط‌های حاوی هیدروژن) قرار دارند، معمولاً انتخاب مواد با استفاده از منحنی نلسون انجام می‌شود و باید به آن توجه ویژه‌ای شود. مواد مقاوم در برابر هیدروژن که به طور رایج استفاده می‌شوند، شامل فولادهای ضدزنگ آستنیتی، آلیاژهای آستنیتی تقویت‌شده با رسوب، فولادهای کم‌آلیاژ، آلیاژهای آلومینیوم و آلیاژهای مس می‌باشند. طبق **استانداردهای طراحی هیدروژن GB50177-2005، در مورد شیرهای مورد استفاده در لوله‌کشی‌های هیدروژن، توصیه می‌شود از شیرهای گلوله‌ای و شیرهای بسته‌کننده استفاده شود.** :زمان: فشار طراحی (MPa)
مواد:
کمتر از ۰٫۱: بدنه دریچه از چدن گرانولی یا فولاد آلیاژی ساخته می‌شود؛ سطح مهر و موم نیز از فولاد آلیاژی یا همان مواد مورد استفاده در بدنه دریچه تهیه می‌شود.
۰٫۱ تا ۲٫۵: میله دریچه از فولاد کربنی ساخته می‌شود؛ بدنه دریچه از فولاد آلیاژی ساخته می‌شود؛ سطح مهر و موم نیز از فولاد آلیاژی یا همان مواد مورد استفاده در بدنه دریچه تهیه می‌شود.
بیشتر از ۲٫۵: بدنه دریچه، میله دریچه و سطح مهر و موم همگی از فولاد ضدزنگ ساخته می‌شوند.
در شرایط دما و فشار بالا، برای لوله‌ها و دریچه‌ها، رایج‌ترین مواد، فولادهای ضدزنگ آستنیتی با کربن پایین و فولادهای آلیاژی با کربن پایین (فولاد Mo، فولاد Cr-Mo) هستند. علاوه بر این، از نظر اقتصادی و استرسی، قیمت فولاد ضدزنگ کم‌کربن بسیار بالاست و همچنین مستعد ایجاد ترک‌های ناشی از استرس می‌باشد؛ بنابراین، استفاده از فولادهای کم‌آلیاژی ترجیح داده می‌شود (مانند: پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های پتروشیمی، کارخانه‌های تولید آمونیا و غیره).

رهبران بزرگ دستگاه‌های هیدروژناسیون، لطفاً نظرات عمیق خود را ارائه دهید