مقاله فنی ｜تردی هیدروژن: تهدید مواد نامرئی هیدروژن با فشار بالا

هیدروژن به خودی خود فلزات را خورد نمی کند، اما نیروی مخرب آن در سطح میکرو نامرئی عمل می کند. هنگامی که هیدروژن با فشار بالا با فلز تماس می‌گیرد، اتم‌های هیدروژن به شبکه فلزی نفوذ می‌کنند، چقرمگی مواد را کاهش می‌دهند و باعث ترک خوردن ناگهانی اجزا در تنش‌های بسیار کمتر از حد طراحی می‌شوند. این پدیده به تردی هیدروژنی معروف است. برای ایستگاه های سوخت گیری هیدروژنی که در 70 مگاپاسکال (700 بار) کار می کنند، شکنندگی هیدروژن یک خطر حیاتی است که مهندسان تجهیزات باید به آن رسیدگی کنند.

مولکول های هیدروژن به اتم های هیدروژن روی سطوح فلزی تجزیه می شوند و از طریق شکاف های شبکه به سمت داخل پخش می شوند. این اتم ها در عیوب ریز مانند مرزهای دانه ها و جابجایی ها تجمع می یابند. هنگامی که غلظت هیدروژن موضعی به آستانه بحرانی می رسد، فلز دچار افت شدید چقرمگی شکست می شود. ریزترک‌ها حتی در محدوده‌های مجاز تنش طراحی به‌سرعت شروع و منتشر می‌شوند، که منجر به شکستگی شکننده بدون اعلام قبلی می‌شود.

مقاومت یک ماده در برابر شکنندگی هیدروژن در درجه اول با ساختار کریستالی و استحکام مکانیکی آن تعیین می‌شود: فولاد زنگ نزن آستنیتی (مثلاً. 316L): ساختار کریستالی مکعبی با محوریت، تحمل هیدروژن خوبی را ارائه می‌کند. به طور گسترده ای برای سیستم های هیدروژن فشار بالا پذیرفته شده است.

آلیاژهای آلومینیوم: مقاومت عالی در برابر شکنندگی هیدروژن با مزیت اصلی چگالی کم، ایده آل برای طراحی های سبک وزن. فولادهای با استحکام بالا و فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی: حساسیت بالا به شکنندگی هیدروژنی. باید در شرایط هیدروژن با فشار بالا اجتناب شود.

علاوه بر انتخاب مواد، کاهش تنش داخلی باقیمانده اجزاء، بهینه‌سازی فرآیندهای شکل‌دهی و سطحی و حذف گوشه‌های تیز که باعث تمرکز تنش می‌شود، می‌تواند خطرات شکنندگی هیدروژن را کاهش دهد.

همه محصولات متمرکز بر هیدروژن VIGOR با در نظر گرفتن کاهش شکنندگی هیدروژن مهندسی شده اند: تنظیم کننده هیدروژن تک مرحله ای VSR-9: 316 لیتر / بدنه آلومینیومی آبکاری شده سازگاری هیدروژن و عملکرد سبک وزن را متعادل می کند. ورودی: 350 / 700 بار؛ خروجی: 8 تا 30 بار؛ مقدار Cv: 0.5. تنظیم کننده هیدروژن دو مرحله ای VSR-92: بدنه آلیاژ آلومینیوم برای کاهش وزن. خروجی: 2 تا 10 بار؛ مقدار Cv: 0.17. مناسب برای کاربردهای حساس به وزن مانند تامین هیدروژن روی برد و میزهای تست سلول سوختی. مجهز به قطعات آب بندی بهینه شده برای هیدروژن پرفشار، جفت شده با سنسور فشار ضد انفجار VPT (Exd II CT6). حفاظت ایمنی چند لایه را برای ایستگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژن، دکل‌های آزمایش پیل سوختی و سیستم‌های تامین گاز روی برد ارائه می‌کند.

 هرگز تنظیم کننده های مخصوص هیدروژن را با تنظیم کننده های گاز همه منظوره جایگزین نکنید. واحدهای دارای رتبه هیدروژن در انتخاب مواد، طراحی ساختاری و ویژگی‌های جریان برای خدمات هیدروژنی ساخته شده‌اند.

 به تمرکز تنش و خستگی ناشی از ارتعاش در اتصالات اتصال توجه کنید. بازرسی های منظم در شیرها و خطوط لوله فشار قوی انجام دهید.

 برای پروژه‌های هیدروژن فشار بالا، مارک‌هایی را انتخاب کنید که تجربه طراحی سازگار با هیدروژن و گواهی‌های مربوطه را دارند.

ایمنی هیدروژن در تمام جزئیات انتخاب مواد نهفته است. گیج‌های فشار و بدنه شیرها سخت‌افزار ملموسی هستند، در حالی که رقابت در مقیاس خرد بین اتم‌های هیدروژن و مواد فلزی به طور مداوم ادامه دارد. انتخاب مناسب مواد و طراحی محصول حیاتی ترین دفاع در برابر شکنندگی هیدروژن را تشکیل می دهد.