Pontos de atenção na seleção da válvula de controle de hidrogenação de alta pressão

O hidrogênio possui diversas propriedades, como capacidade de redução, explosividade e inflamabilidade. Em altas temperaturas, as moléculas de hidrogênio se dividem em átomos, o que permite que ele penetre facilmente no aço e se difunda nele. Nessas condições, a difusão do hidrogênio no aço é muito rápida. O hidrogênio pode reagir com o carbono presente no aço, causando descarbonização na superfície e no interior do material, além de gerar microfissuras. Efeitos do hidrogênio nos materiais metálicos (1) Inflamação por hidrogênio Definição: Átomos de hidrogênio se difundem para dentro do metal (na maioria das vezes através das paredes do recipiente), onde se combinam para formar moléculas de hidrogênio que, em seguida, escapam. Se os átomos de hidrogênio se difundirem para os vazios dentro do aço e se combinarem ali para formar moléculas de hidrogênio, como essas moléculas não conseguem se difundir, elas se acumulam, gerando uma grande pressão interna. Isso pode causar inchaços na superfície do aço, ou até mesmo sua ruptura – fenômeno conhecido como inchaço por hidrogênio. Aços de baixa resistência, especialmente aqueles que contêm grandes quantidades de impurezas não metálicas, são os mais propensos a sofrerem inchaço por hidrogênio. Ambiente corrosivo que causa inchaços de hidrogênio: o meio em questão geralmente contém toxinas como sulfeto de hidrogênio, compostos de arsênio, cianetos ou íons de fósforo; essas substâncias impedem a reação de liberação de hidrogênio. 　 Medidas preventivas: Eliminar os agentes tóxicos presentes nas condições de operação ； Se não for possível eliminá-los, escolha aço calmante com poucos poros ； Também pode-se utilizar aço inoxidável austenítico com baixa permeabilidade ao hidrogênio ； Ou então, pode-se usar revestimentos de níquel, camadas protetoras de plástico, revestimentos de fibra de vidro, entre outros ； Às vezes, são adicionados inibidores de corrosão. (2) Fragilidade por hidrogênio – Definição: A fragilidade por hidrogênio ocorre quando o hidrogênio presente no aço se agrega em moléculas de hidrogênio, causando um acúmulo de tensões que excede o limite de resistência do aço. Isso leva a uma grande deformação da estrutura cristalina do metal, formando pequenas fissuras dentro dele, também conhecidas como “pontos brancos”. A fragilidade por hidrogênio só pode ser prevenida, não curada. Uma vez que a fragilidade por hidrogênio se instala, ela não pode ser eliminada. Medidas para evitar e eliminar: 1. Utilizar materiais que não sejam sensíveis à fragilização por hidrogênio, como aços ligados contendo Ni e Mo. 2. Reduzir a quantidade de hidrogênio que penetra no metal. Se for utilizada a decapagem ácida, é necessário adicionar um inibidor de corrosão à solução de decapagem ； Na remoção de óleo, utiliza-se a remoção química de óleo, detergentes ou solventes para isso ； Durante o processo de galvanização, tanto em soluções alcalinas quanto em soluções com alta corrente, a quantidade de hidrogênio que penetra é pequena. 3. Utilização de revestimentos com baixa difusão e baixa solubilidade de hidrogênio. Geralmente, considera-se que, durante o revestimento por galvanização com Zn, Cd, Sn, Pb, o hidrogênio que penetra no aço tende a permanecer lá. Já os revestimentos metálicos como Cu, Mo, Al, Ag, Au, W possuem baixa difusão e baixa solubilidade de hidrogênio, portanto, há menos penetração de hidrogênio nesses materiais. 4. Remoção de tensões antes do revestimento e remoção de hidrogênio após o revestimento, a fim de eliminar riscos de fragilidade por hidrogênio, etc. (3) Corrosão por hidrogênio: Definição: Em condições de alta temperatura e pressão, o hidrogênio entra no metal e reage quimicamente com algum componente ou elemento, causando a destruição do metal; isso é chamado de corrosão por hidrogênio. Medidas preventivas: usar aço resistente ao hidrogênio. Podem ser utilizados 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 outros. O Cr e o Mo presentes no aço resistente ao hidrogênio conseguem formar carbonetos estáveis, o que reduz as chances de combinação entre hidrogênio e carbono, evitando assim a formação de gás metano. Na verdade, a corrosão por hidrogênio pode ser dividida teoricamente nos três tipos mencionados acima. Na prática, porém, esses três tipos de corrosão ocorrem quase simultaneamente. Portanto, em ambientes sujeitos à corrosão por hidrogênio (ambientes com presença de hidrogênio), os materiais utilizados nos equipamentos são geralmente selecionados de acordo com a curva de Nelson, sendo necessário dar grande atenção a isso. Os materiais resistentes ao hidrogênio mais utilizados são o aço inoxidável austenítico, ligas austeníticas reforçadas por precipitação, aços de baixa liga, ligas de alumínio e ligas de cobre. De acordo com as **normas de projeto para hidrogênio GB50177-2005**, relativas aos válvulas que devem ser utilizadas nas tubulações de hidrogênio: preferem-se o uso de válvulas esféricas e válvulas de corte. :Tempo: Pressão de projeto (MPa)
Material: <0,1 – O corpo da válvula é feito de ferro fundido esferoidal ou aço fundido. A superfície de vedação é feita de aço ligado ou do mesmo material do corpo da válvula.
0,1–2,5 – O vástago da válvula é feito de aço carbono. O corpo da válvula é feito de aço fundido. A superfície de vedação é feita de aço ligado ou do mesmo material do corpo da válvula.
>2,5 – O corpo da válvula, o vástago e a superfície de vedação são todos feitos de aço inoxidável. Em condições de alta temperatura e pressão, os materiais mais utilizados para tubulações e válvulas são aços inoxidáveis austeníticos, aços inoxidáveis de baixo teor de carbono e aços ligados (aço Mo, aço Cr-Mo). Além disso, considerando os aspectos econômicos e de estresse, o aço inoxidável de baixo carbono é muito caro e também tende a sofrer fissuras devido ao estresse. Por isso, o material preferido continua sendo o aço de baixa liga (como o utilizado em refinarias, fábricas petroquímicas e fábricas de amônia sintética).

Líderes dos instrumentos de hidrogenação, por favor, expressem suas opiniões perspicazes