صمامات الهيدروجين - التكوين والتطبيقات والوظائف والآفاق

في السنوات الأخيرة، ومع تزايد الاهتمام بالطاقة النظيفة، حظيت صناعة الهيدروجين باهتمام متزايد. فمن جهة، يشهد السوق طلبًا متزايدًا على الهيدروجين؛ ومن جهة أخرى، قد تنطوي الصمامات الصناعية المستخدمة في تطبيقات الهيدروجين على بعض المخاطر المتعلقة بالسلامة. وفي هذه الصناعة سريعة التطور، يجب مراعاة جوانب مختلفة لضمان السلامة، مثل اختيار المواد، واختبارات التحقق من التصميم، واختبارات الانبعاثات الهاربة.

الهيدروجين هو أصغر جزيء معروف في الطبيعة، وباعتباره مصدرًا للطاقة، فإن له تطبيقات واسعة. غاز الهيدروجين شديد الاشتعال، وتلعب صمامات الهيدروجين دورًا محوريًا في التحكم بتدفقه، مما يضمن سلامة الأفراد والمعدات والبيئة. Info@geko-union.com

01

• اختيار الصمام -

بالنسبة للصمامات المستخدمة في ظروف الهيدروجين، يُعدّ الاختيار الصحيح أمرًا بالغ الأهمية لضمان سلامة المعدات وموثوقية تشغيلها. تشمل الأنواع الشائعة من صمامات الهيدروجين الصمامات الكروية، والصمامات الكروية، وصمامات الفحص. تُعد الصمامات الكروية خيارًا مثاليًا لوظائف التشغيل والإيقاف، مع إمكانيات إغلاق ممتازة لعزل الهيدروجين بفعالية. توفر الصمامات الكروية وظائف تحكم وتنظيم دقيقة، وتُستخدم عادةً في العقد التي تتطلب تعديلًا في أنظمة الهيدروجين. تمنع صمامات الفحص التدفق العكسي، مما يحمي سلامة النظام، ويلعب دورًا هامًا في الحفاظ على سلامة أنظمة الهيدروجين بشكل عام. عند اختيار صمامات الهيدروجين، من الضروري اتباع معايير مثل API 600 أو API 602 أو ASME B16.34 لضمان توافق الصمامات مع النظام وعملها بشكل طبيعي.

02

• المواد الأساسية -

يُعد اختيار المواد الخام المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتصنيع صمامات الهيدروجين لضمان سلامة المعدات وموثوقيتها. تشمل المواد الشائعة الفولاذ المقاوم للصدأ (ASTM A351 CF8M)، وسبائك النيكل (ASTM B564، N10276)، والتيتانيوم (ASTM B348). تتميز جميع هذه المواد بمقاومة تآكل الهيدروجين، وهي مناسبة تمامًا لظروف الهيدروجين الصعبة.

تقدم العديد من الجمعيات القياسية بما في ذلك ASTM International، والمعهد الأمريكي للبترول (API)، والجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME)، إرشادات حول اختيار المواد وتوافقها مع ظروف الهيدروجين، وهي مراجع ذات قيمة عالية.

03

• اختبار التحقق من التصميم -

السلامة أمرٌ بالغ الأهمية، خاصةً بالنسبة لصمامات الهيدروجين التي يجب أن تتحمل التحديات الشديدة التي يفرضها هذا الغاز النشط. وهذا يعني تحمل الضغوط العالية، ومنع التسربات، والتحكم الفعال في السوائل لتقليل المخاطر المحتملة وحماية الأرواح والممتلكات.

يجب أن تخضع صمامات الهيدروجين لاختبارات التحقق من التصميم قبل الاستخدام للتأكد من قدرتها على أداء وظائفها المقصودة وتشغيلها بكفاءة في ظل الظروف الصعبة. تشمل أنواع الاختبارات المحددة الموصى بها حسابات التصميم الهندسي والمحاكاة، بالإضافة إلى اختبارات الضغط. يمكن استخدام هذه الاختبارات كاختبارات محاكاة وظيفية، لتقييم السلامة العامة وأداء إحكام الصمامات تحت ضغط عالٍ ودورات متكررة. يُنصح باستخدام عمليات إعادة التدوير الآلية للحد من مخاطر سلامة الأفراد.

بالنسبة لصمامات الهيدروجين، يتمثل التوجه الحالي في استخدام اختبارات ضغط الغاز بالتناسب مع اختبارات ضغط الماء الساكن. والسبب الرئيسي هو أن جزيئات الماء قد لا تكشف عن بعض العيوب الطفيفة في اختبارات الضغط المنخفض. علاوة على ذلك، لا ينبغي استخدام الماء كوسط اختبار في بعض تصاميم الصمامات. تُحسّن الغازات الخاملة حساسية الاختبار بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري إجراء الاختبارات باستخدام هواء نظيف وجاف، أو نيتروجين، أو هيليوم، أو أرجون، أو حتى هيدروجين لمحاكاة ظروف التشغيل الفعلية. يجب أن يكون القائمون على الاختبار على دراية تامة بالمخاطر المرتبطة بها والإجراءات الوقائية.

ينبغي مراعاة استخدام أغلفة واقية في اختبارات الغازات عالية الضغط. تُعد اختبارات التبريد العميق ضرورية للتحقق من أداء الصمامات في درجات الحرارة المنخفضة، وخاصةً صمامات الهيدروجين. يجب أن يتوافق تصميم الصمام واختبارات التحقق مع معايير مثل API 598 وASME B16.34. في العمليات العملية، غالبًا ما يكون من الضروري تمديد وقت الاختبار المحدد أو استخدام معايير اختبار أعلى من المعيار للحصول على ضمان أكثر دقة.

04

• الانبعاثات الهاربة -

بالنسبة لصمامات الهيدروجين، لا يقتصر الاهتمام الرئيسي في الاختبار على الاختبارات الوظيفية، واختبارات ضغط الغاز، والاختبارات المبردة. لضمان استمرار عمل الصمامات حتى في أسوأ الظروف، يُعدّ اختبار الانبعاثات الهاربة واختبارات الحريق ضروريين أيضًا.

لتوفير التكاليف، هل يُمكن الجمع بين الاختبارات الوظيفية واختبارات الانبعاثات الهاربة؟ إذا استطاعت الصمامات أداء وظائفها في أقسى الظروف، يُمكنها تقليل التسربات والتلوث، بل ومنع الحوادث. عند إجراء اختبار الانبعاثات الهاربة للصمامات الصناعية في ظروف الهيدروجين، يجب اتباع إجراءات اختبار متخصصة لضمان سلامة الأفراد والبيئة. يُعد اختبار تسرب الهيليوم باستخدام مطياف الكتلة أو غيره من تقنيات الكشف عن الغازات طريقة شائعة الاستخدام وعالية الحساسية لاختبار تسرب الصمامات.

عادةً ما يُستخدم كشف ASME V لاختبار الانبعاثات الهاربة. تُعد هذه الطريقة مفيدة في الكشف عن التسريبات الضعيفة للغاية التي لا يمكن اكتشافها باستخدام أجهزة قياس الإشارات العامة، مما يؤكد استيفاء الصمامات لمعايير التسرب الصارمة ويقلل من خطر الانبعاثات الهاربة. علاوة على ذلك، يجب أن يتوافق اختبار الانبعاثات الهاربة مع معايير مثل ISO15848-1 وAPI 622/624 لضمان استيفاء صمامات الهيدروجين لمتطلبات حماية البيئة والسلامة.

• خاتمة -

في صناعة الهيدروجين، من الضروري مضاعفة الاهتمام بجميع الجوانب ذات الصلة لضمان السلامة، بما في ذلك اختيار المواد، واختبارات التحقق من التصميم، واختبارات الانبعاثات الهاربة، واختيار الصمامات، وتقييم مخاطر السلامة المحتملة بناءً على سيناريوهات تطبيق محددة. وبصفتنا مصنّعين ومساهمين ومالكين، من الضروري تحديد أولويات جميع الجوانب وإدارتها وفقًا لذلك، مع اتباع معايير الصناعة ذات الصلة وأفضل الممارسات لتحقيق أعلى معايير السلامة، مما يجعل الهيدروجين مصدر طاقة موثوقًا ومستدامًا وآمنًا. وعلى الرغم من التوسع المستمر في صناعة الهيدروجين، يظل الالتزام بالسلامة حجر الزاوية في آفاق تطويرها، إذ إن السلامة وحدها هي التي تكسب ثقة الجمهور في هذا المصدر الفعال للطاقة.