ما هي المادة الفولاذية لخط أنابيب الهيدروجين؟

يمكن أن يكون الهيدروجين عبارة عن هيدروجين غازي وهيدروجين سائل وهيدروجين صلب وفقًا للحالة عند النقل ، ومن بينها الهيدروجين الغازي عالي الضغط هو وسيلة النقل الأكثر استخدامًا وصديقة للبيئة في الوقت الحالي. يعد نقل خطوط الأنابيب هو الطريقة الأكثر فاعلية للإنتاجية الكبيرة ويمكن أن تكون مناسبات المسافة عبارة عن خط أنابيب لمسافات طويلة ، كما يكون خط أنابيب توزيع لمسافات قصيرة. يحتوي خط أنابيب النقل لمسافات طويلة على ضغط عالٍ وقطر كبير ، والذي يستخدم بشكل أساسي لنقل الهيدروجين عالي الضغط بين وحدة إنتاج الهيدروجين ومحطة الهيدروجين. يعتبر خط الأنابيب الأخير منخفض الضغط ويستخدم قطر صغير بشكل أساسي لتوزيع الهيدروجين ذي الضغط المتوسط ​​والمنخفض بين محطة الهيدروجين والمستخدم النهائي. تبلغ التكلفة الحالية لأنابيب الهيدروجين لمسافات طويلة حوالي 630,000 ألف دولار / كم ، مقارنة بـ 250,000 ألف دولار / كم لأنابيب الغاز الطبيعي ، أي 2.5 ضعف تكلفة خطوط أنابيب الغاز الطبيعي ، ثم يأتي مع السؤال ، كيفية اختيار المادة المناسبة لنقل خط أنابيب الهيدروجين؟

بالمقارنة مع الغاز الطبيعي ، فإن المواد المعدنية التي تعمل في بيئة هيدروجينية لفترة طويلة سوف تتسبب في تدهور الخصائص الميكانيكية ، وهو ما يسمى التقصف الهيدروجين البيئي. يتم إجراء تقييم خصائص تقصف الهيدروجين عالي الضغط للمعادن بشكل أساسي من خلال اختبارات بيئة الهيدروجين في الموقع ، حيث يتم وضع المواد مباشرة في بيئة الهيدروجين. تشمل أنواع الاختبارات بشكل أساسي اختبار شد معدل الإجهاد البطيء ، واختبار صلابة الكسر ، واختبار معدل نمو الكراك ، واختبار عمر التعب ، واختبار ضغط القرص. يمكن تحديد التقصف الهيدروجين وفقًا لمعيار NASA8-30744 ويمكن تقييم مقاومة المواد لتقصف الهيدروجين وفقًا لمقارنة نتائج اختبار الحساسية ASTM G142-98.

بالمقارنة مع خطوط أنابيب الغاز الطبيعي ، تختلف خطوط أنابيب الهيدروجين في عناصر السبائك ودرجة الفولاذ وشكل الأنابيب وضغط التشغيل بسبب محدودية التقصف الهيدروجين في البيئة. تشمل المواد المتاحة لخطوط أنابيب الغاز الطبيعي المحددة في ASME B31.8-2018 جميع الأنابيب الفولاذية في API SPEC 5L. ومع ذلك ، في الهندسة العملية ، لتقليل سمك جدار خطوط الأنابيب ، يفضل بشكل عام الأنابيب الفولاذية عالية القوة ، وتشمل أنواع الأنابيب الشائعة الاستخدام SAWL و SAWH و HFW و SMLS. بالنسبة لخط أنابيب غاز الهيدروجين ، حدثت بيئة هيدروجين ناجمة عن تقصف الهيدروجين ، بدورها ، يمكن أن تؤدي إلى فشل خط الأنابيب ، والذي يعتمد على عملية تشكيل الأنابيب الفولاذية ، وجودة اللحام ، وعوامل الخلل مثل الحجم ، وقوة الفولاذ ، وبالتالي فإن ASME B31.12 -2014 في API SPEC 5 l يمكن استخدام العديد من الهيدروجين لنوع خط الأنابيب الفولاذي ، مما يشير إلى حظر استخدام لحام أنبوب الفرن ، ويمكن استخدام خط الأنابيب الفولاذي المحدد في المعيار في أنبوب الهيدروجين والضغط الأقصى المسموح به كما هو موضح في الجدول أدناه.

API 5LX42X52X56X60X65X70X80
مقاومة الخضوع / ميجا باسكال289.6358.5386.1413.7488.2482.7551.6
قوة الشد / ميجا باسكال413.7455.1489.5517.1530.9565.4620.6
الضغط المسموح به، الأعلى 20.6820.6820.6820.6810.3410.3410.34

يمكن لعناصر السبائك مثل Mn و S و P و Cr أن تعزز حساسية التقصف الهيدروجين للفولاذ منخفض السبائك. في الوقت نفسه ، كلما زاد ضغط الهيدروجين وزادت قوة المادة ، كلما كان التقصف الهيدروجين والتشقق الناجم عن الهيدروجين أكثر وضوحًا. لذلك ، في الهندسة العملية ، تُفضل الأنابيب الفولاذية منخفضة الدرجة لخطوط أنابيب الهيدروجين. توصي ASME B31.12-2014 باستخدام الأنابيب الفولاذية X42 و X52 ، وتنص على أنه يجب مراعاة التقصف الهيدروجين ، وانتقال أداء درجات الحرارة المنخفضة ، وانتقال أداء درجات الحرارة المنخفضة للغاية ، وغيرها من المشكلات.

تشمل منظمات التقييس الدولية اللجنة الفنية الدولية للهيدروجين (ISO / TC197) ، والجمعية الأوروبية للغاز الصناعي (EIGA) والجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) ومنظمة أخرى تحدد معايير الإنتاج والتخزين والنقل والاختبار واستخدام تتضمن طاقة الهيدروجين بشكل أساسي ASMEB31.12-2014 "خطوط أنابيب الهيدروجين" ، CGAG-5.6-2005 "أنظمة أنابيب الهيدروجين" ، والتي تعتبر مناسبة لتصميم خط أنابيب الهيدروجين الطويل وخط أنابيب توصيل الهيدروجين لمسافات قصيرة. تتكون خطوط أنابيب الهيدروجين في الغالب من أنابيب فولاذية غير ملحومة. يكون ضغط الهيدروجين بشكل عام 2 ~ 10MPa ، وقطر الأنابيب هو 0.3 ~ 1.5m ، ومواد خطوط الأنابيب بشكل أساسي X42 ، X52 ، X56 ، X60 ، X65 ، X70 ، X80 وغيرها من فولاذ خطوط الأنابيب منخفضة القوة. عمر الخدمة المتوقع هو 15 ~ 30 سنة.

0 ردود

اترك تعليق

تريد الانضمام إلى مناقشة؟
لا تتردد في المساهمة!

اترك تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول المشار إليها إلزامية *