จุดที่ควรให้ความสำคัญในการเลือกวาล์วควบคุมการเติมไฮโดรเจนที่มีแร

ไฮโดรเจนมีคุณสมบัติหลายอย่าง เช่น ความสามารถในการลดสารอื่น ความสามารถในการระเบิด และความสามารถในการติดไฟ เป็นต้น เมื่ออยู่ในอุณหภูมิสูง โมเลกุลของไฮโดรเจนจะแตกออกเป็นอะตอม ซึ่งทำให้มันสามารถเข้าไปในเหล็กได้อย่างง่ายดาย และแพร่กระจายไปได้ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การแพร่ของไฮโดรเจนในเหล็กจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ไฮโดรเจนสามารถทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในเหล็กได้ ส่งผลให้เกิดการสูญเสียคาร์บอนทั้งที่ผิวหน้าและภายในเนื้อเหล็ก รวมถึงการเกิดรอยแตกขนาดเล็กด้วย ผลกระทบของไฮโดรเจนต่อวัสดุโลหะ (1) การเกิดฟองไฮโดรเจน คำจำกัดความ: อะตอมของไฮโดรเจนแพร่เข้าไปในตัวโลหะ (ส่วนใหญ่ผ่านผนังของวัสดุ) แล้วรวมตัวกันที่อีกด้านหนึ่งจนกลายเป็นโมเลกุลของไฮโดรเจนแล้วหลุดออกมา หากอะตอมของไฮโดรเจนแพร่เข้าไปในช่องว่างภายในเหล็ก และรวมตัวกันที่นั่นเป็นโมเลกุลของไฮโดรเจน เนื่องจากโมเลกุลของไฮโดรเจนไม่สามารถแพร่ออกไปได้ จึงทำให้เกิดแรงดันภายในสูงขึ้น ส่งผลให้พื้นผิวของเหล็กบวมหรือแตกได้ ภาวะนี้เรียกว่า “การบวมจากไฮโดรเจน” เหล็กที่มีความแข็งแรงต่ำ โดยเฉพาะเหล็กที่มีสิ่งปนเปื้อนจากธาตุอื่นในปริมาณมาก มักจะเกิดปัญหาการเกิดฟองไฮโดรเจนได้ง่ายที่สุด สภาพแวดล้อมที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนจนเกิดฟองไฮโดรเจน คือ สารในสื่อนั้นมักมีก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ หรือสารประกอบของอาร์เซนิก หรือไซยาไนด์ หรือไอออนฟอสฟอรัส ซึ่งล้วนเป็นสารพิษที่ขัดขวางปฏิกิริยาการปล่อยไฮโดรเจนออกมา 　 มาตรการป้องกัน: กำจัดสารพิษที่อยู่ในสภาพแวดล้อมการทำงาน ； หากไม่สามารถขจัดได้ ให้เลือกใช้เหล็กที่มีจำนวนรูพรุนน้อยแทน ； สามารถใช้เหล็กกล้าออสเตนิตที่มีความสามารถในการซึมผ่านของไฮโดรเจนต่ำได้เช่นกัน ； หรืออาจใช้ฉนวนชนิดนิกเกิล ชั้นป้องกันด้วยพลาสติก หรือฉนวนชนิดไฟเบอร์กลาสก็ได้ ； บางครั้งก็มีการเติมสารป้องกันการกัดกร่อนด้วย (2) ภาวะเหล็กแตกเนื่องจากไฮโดรเจน คำจำกัดความ: ภาวะเหล็กแตกเนื่องจากไฮโดรเจน คือการที่ไฮโดรเจนที่อยู่ในเหล็กรวมตัวกันเป็นโมเลกุลของไฮโดรเจน ส่งผลให้เกิดการกระจุกตัวของแรง ซึ่งมากเกินกว่าขีดจำกัดความแข็งแรงของเหล็ก ทำให้โครงสร้างผลึกของเหล็กเกิดการเปลี่ยนรูปอย่างรุนแรง และเกิดรอยแตกขนาดเล็กภายในเหล็ก ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า “จุดสีขาว” ความเสียหายจากไฮโดรเจนสามารถป้องกันได้เท่านั้น ไม่สามาร เมื่อเกิดภาวะความเปราะของไฮโดรเจนขึ้นแล้ว ก็จะไม่สามารถกำจัดมันออ มาตรการเพื่อหลีกเลี่ยงและขจัดปัญหา 1. เลือกใช้วัสดุที่ไม่ไวต่อการเสียหายจากไฮโดรเจน เช่น เหล็กกล้าผสมที่มีส่วนผสมของ Ni และ Mo 2. ลดปริมาณไฮโดรเจนที่แทรกซึมเข้าไปในโลหะ หากใช้วิธีการล้างด้วยกรด จำเป็นต้องเติมสารป้องกันการกัดกร่อนลงในสารละลายกรดด้วย ； ในขั้นตอนการกำจัดน้ำมัน สามารถใช้วิธีการกำจัดน้ำมันด้วยสารเคมี ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด หรือตัวทำละลายได้ ； ในระหว่างการชุบโลหะ จำนวนไฮโดรเจนที่ซึมเข้าไปในสารละลายชนิดด่าง หรือสารละลายที่มีกระแสไฟฟ้าสูงนั้น มีปริมาณน้อยมาก 3. การใช้ชั้นเคลือบที่มีความสามารถในการแพร่ของไฮโดรเจนต่ำ และมีความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนต่ำ โดยทั่วไปแล้ว เมื่อมีการเคลือบโลหะด้วย Zn, Cd, Sn, Pb ไฮโดรเจนที่ซึมเข้าไปในเหล็กมักจะหลงเหลืออยู่ แต่ชั้นเคลือบของโลหะอย่าง Cu, Mo, Al, Ag, Au, W นั้นมีความสามารถในการแพร่ของไฮโดรเจนและความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนต่ำ ดังนั้นจึงมีไฮโดรเจนซึมเข้าไปน้อย 4. การกำจัดความเครียดก่อนการเคลือบ และการกำจัดไฮโดรเจนหลังการเคลือบ เพื่อขจัดความเสี่ยงจากการเกิดความเปราะของโลหะ เป็นต้น (3) การกัดกร่อนจากไฮโดรเจน คำนิยาม: ในสภาพอุณหภูมิและความดันสูง ไฮโดรเจนจะเข้าไปในโลหะและทำปฏิกิริยาเคมีกับส่วนประกอบหรือธาตุบางชนิด ส่งผลให้โลหะเสียหาย ซึ่งเรียกว่าการกัดกร่อนจากไฮโดรเจน มาตรการป้องกัน: ใช้เหล็กที่ทนต่อไฮโดรเจน สามารถเลือกใช้วัสดุอย่าง 16MnR (HIC), 15CrMoR (เทียบเท่ากับ 1Cr-0.5Mo), 14Cr1MoR (เทียบเท่ากับ 1.25Cr-0.5Mo), 2Cr-0.5Mo, 2.25Cr-1Mo, 2.25Cr-1Mo-0.25V, 3Cr-1Mo-0.25V เป็นต้น Cr และ Mo ในเหล็กที่ต้านทานไฮโดรเจนสามารถสร้างคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพได้ ซึ่งช่วยลดโอกาสในการรวมตัวกันของไฮโดรเจนกับคาร์บอน และช่วยป้องกันไม่ให้เกิดก๊าซมีเทนขึ้นมาได้ ที่จริงแล้ว การกัดกร่อนของไฮโดรเจนในเชิงทฤษฎีสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทดังกล่าว แต่ในทางปฏิบัติแล้ว การกัดกร่อนทั้งสามประเภทมักเกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้น สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจน (สภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจนอยู่) โดยทั่วไปจะมีการเลือกวัสดุโดยอาศัยเส้นโค้งของเนลสัน และจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับเรื่องนี้อย่างยิ่ง วัสดุที่ใช้ต้านทานไฮโดรเจนได้ดี ได้แก่ เหล็กกล้าออสเตนิต โลหะผสมออสเตนิตที่เสริมความแข็งแรงด้วยการตกตะกอน เหล็กกล้าที่มีส่วนผสมน้อย เหล็กอลูมิเนียม และโลหะผสมทองแดง เป็นต้น ตามมาตรฐานการออกแบบสำหรับก๊าซไฮโดรเจน GB50177-2005 กำหนดให้ควรใช้วาล์วประเภทบอลวาล์วหรือวาล์วคั่นในระบบท่อส่งก๊าซไฮโดรเจน :เวลา: แรงดันในการออกแบบ (MPa)
วัสดุ: หากค่าน้อยกว่า 0.1 ตัววาล์วจะทำจากเหล็กกล้าหล่อชนิดโบล์วอยด์ ส่วนแผ่นปิดรอยรั่วจะทำจากเหล็กกล้าผสม หรือวัสดุเดียวกับตัววาล์ว
หากค่าอยู่ระหว่าง 0.1–2.5 ลำกล้องวาล์วจะทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน ส่วนตัววาล์วจะทำจากเหล็กกล้าหล่อ และแผ่นปิดรอยรั่วก็จะทำจากเหล็กกล้าผสม หรือวัสดุเดียวกับตัววาล์ว
หากค่ามากกว่า 2.5 ตัววาล์ว ลำกล้องวาล์ว และแผ่นปิดรอยรั่วจะทำจากสแตนเลสทั้งหมด
ในสภาพอุณหภูมิและความดันสูง วัสดุที่นิยมใช้สำหรับท่อและวาล์วคือสแตนเลสชนิดออสเตนิต รวมถึงสแตนเลสที่มีคาร์บอนต่ำ และเหล็กกล้าผสม (เช่น เหล็ก Mo และเหล็ก Cr-Mo) นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาในแง่ของเศรษฐกิจและความเครียดที่เกิดขึ้น สแตนเลสที่มีคาร์บอนต่ำมีราคาสูงเกินไป อีกทั้งยังมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกจากความเครียดได้ง่าย ดังนั้นจึงควรเลือกใช้เหล็กผสมที่มีคาร์บอนต่ำเป็นหลัก (เช่น ในโรงกลั่นน้ำมัน โรงงานปิโตรเคมี โรงงานผลิตแอมโมเนีย เป็นต้น)

บรรดาผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องมือวัดการเติมไฮโดรเจนทั้งหลาย กรุณาแสดงความคิดเห็นอันลึกซึ้งของคุณด้วยครับ