Выбор водородного манометра: материалы, безопасность, охрупчивание и классы опасности

Во время ввода в эксплуатацию водородной установки инженер-проектировщик задал мне тот же вопрос, который я слышу почти на каждой водородной установке: «Можем ли мы здесь просто использовать стандартный манометр?» Короткий ответ — нет, и несколько недель спустя у этого конкретного салазок впервые потек манометр в разъеме. Водород — самая маленькая молекула в таблице Менделеева, и он не подходит для обычных инструментов с медной трубкой. Для подходящего водородного манометра необходимы сварные детали, контактирующие с рабочей средой, из нержавеющей стали 316L, прочный передний защитный кожух с противовыбросовой задней частью и, в большинстве случаев, взрывозащищенный класс. В этой статье объясняются четыре режима отказа, которые отличают водород, вытекающие из них решения по материалам и защите, а также документация, которую вы должны запросить, прежде чем принимать какой-либо манометр для работы с водородом.

Почему водород трудно обнаружить на обычном манометре

Прежде чем выбрать продукт, полезно понять четыре способа воздействия водорода на датчик. Каждый вид отказа приводит к различным требованиям к проектированию, и ни одно из них не имеет значения при работе с воздухом, азотом или паром.

Проникновение водорода

Молекулы водорода достаточно малы, чтобы мигрировать через крошечные щели и даже через некоторые металлы. Латунные муфты с паяными соединениями и эластомерными уплотнительными кольцами становятся путями медленной утечки в водороде под давлением. В закрытом помещении вытекший газ быстро накапливается и может достигать легковоспламеняющейся концентрации. Конструктивным решением является цельносварной узел, работающий под давлением, который устраняет самые слабые места уплотнения.

Водородное охрупчивание

Атомарный водород диффундирует в решетку металла и вызывает охрупчивание. Высокопрочные углеродистые стали наиболее уязвимы: они теряют пластичность и могут треснуть при нормальной эксплуатации манометра. Вот почему в смачиваемых деталях водородных датчиков используется низкоуглеродистая аустенитная нержавеющая сталь, а не закаленная углеродистая сталь, и почему любая термообработанная трубка Бурдона должна быть сертифицирована для использования в водороде, прежде чем она попадет в поле.

Риск возгорания и воспламенения

Водород воспламеняется с чрезвычайно низкой энергией воспламенения, около 0,02 миллиджоуля, и его пламя почти незаметно при дневном свете. Микроутечка в соединении манометра может подвергнуть риску весь блок, если газ обнаружит источник воспламенения. Это не только вопрос герметичности; он также решает, может ли датчик содержать электрические контакты и какой класс корпуса требуется для этих контактов.

Риск взрыва и избыточного давления

Водородные системы испытывают скачки давления из-за отключений компрессора, быстрого закрытия клапанов и термоциклирования. Манометр, трубка которого уже ослаблена из-за охрупчивания, с гораздо большей вероятностью выйдет из строя при скачке давления. Поэтому прибору необходим достаточный запас по избыточному давлению, а также конструкция корпуса, которая защитит оператора в случае разрыва трубки.

Укажите сварные детали, контактирующие с рабочей средой, из нержавеющей стали 316L

Для водорода выбор материала имеет четкий стандарт: трубка Бурдона и раструб из нержавеющей стали 316L, соединенные сваркой, а не пайкой. Сварная конструкция устраняет микрозазоры, которые проникает водород в паяных или паяных соединениях. Аустенитная нержавеющая сталь 316L также сохраняет пластичность в водороде намного лучше, чем высокопрочные углеродистые стали. Детали, контактирующие с измеряемой средой из латуни и медных сплавов, которые обычно используются в манометрах общего назначения, не должны попадать в контуры с водородом под давлением; их пористость и паяные соединения создают именно те пути утечки, которые вы пытаетесь устранить.

Эластомерные уплотнения заслуживают такого же внимания. Если в манометре используются уплотнительные кольца на линии давления, проверьте марку эластомера для работы с водородом, поскольку не все резиновые смеси одинаково удерживают водород. Хорошо спроектированный водородный манометр полностью сводит к минимуму количество уплотнений и сохраняет путь давления полностью металлическим.

Выберите защитный чехол и взрывозащищенную защиту

Этот случай является последней линией защиты между разорванной трубкой и оператором. Укажите корпус со сплошной передней частью и выдувной задней частью: если трубка Бурдона или гнездо выходит из строя, импульс давления направляется назад, а не поражает кого-то, стоящего перед манометром. Наш серия манометров безопасности построен на этом принципе, и это минимум, который я бы принял для водородной установки.

Безопасный манометр серии YQ Производители, Фабрика - Wuxi Huihua Special Ins Wuxi Huihua - это китайский OEM / ODM манометр безопасности серии YQ, производители и фабрики, оптовая продажа манометра серии YQ, режим ◆ ... Посмотреть продукт →

Скачки давления являются частью нормальной работы водорода. Отключение компрессора или быстрозакрывающийся запорный клапан могут привести к резкому повышению давления быстрее, чем оператор сможет отреагировать. Если манометр уже работает вблизи верхнего предела шкалы, трубка может выйти за пределы упругости. Вот почему выбор диапазона, обсуждаемый в следующем разделе, является решением не только точности, но и безопасности.

Для любого манометра с электрическими контактами корпус полностью меняет картину риска. Водород в воздухе воспламеняется при концентрации примерно от 4% до 75% по объему, с минимальной энергией воспламенения около 0,02 мДж, поэтому обычные контакты переключателя неприемлемы в классифицированной зоне. Правильный инструмент – это взрывозащищенный электрический контактный манометр с сертифицированным взрывозащищенным корпусом, который изолирует внутренние искры от окружающей атмосферы.

Взрывозащищенный электрический контактный манометр серии YTX-B Производители, Факт Wuxi Huihua - это китайские производители и фабрики OEM / ODM серии YTX-B взрывозащищенных электрических контактных манометров, оптовая продажа серии YTX-B ... Посмотреть продукт →

Установите диапазон, точность и запас по избыточному давлению

Выбор диапазона следует тем же правилам, что и для других технологических жидкостей, но последствия ошибки более серьезны для водорода. Поддерживайте нормальное рабочее давление в средней половине шкалы, примерно между 25 % и 75 % от полной шкалы. Для прицепа с водородной трубкой с давлением 200 бар используйте манометр не менее 0–400 бар; для буфера заправки с давлением 700 бар манометр 0–1000 бар поддерживает рабочую точку около 70%. Когда система работает при давлении выше 600 бар, манометры высокого давления от 600 до 1000 бар являются практическим выбором.

Класс точности должен соответствовать потребностям процесса, а не каталогу. Манометр класса 1,6 приемлем для контроля большинства водородных процессов; выберите класс 1.0, если операции заправки или смешивания зависят от более точных показаний. Если диспетчерской требуется живое значение, добавьте универсальный преобразователь давления с выходом 4–20 мА рядом с местным механическим датчиком, вместо того, чтобы выводить механический прибор за рамки его проектного замысла.

Производители датчиков давления общего назначения, завод - Wuxi Huihua Specia Wuxi Huihua - это китайские производители и фабрики OEM / ODM универсальных датчиков давления, оптовые универсальные датчики давления ... Посмотреть продукт →

Проверка записей сертификации и испытаний

Водородные проекты сопровождаются документацией, и манометр должен в нее вписываться. В опасных зонах Европы приборы обычно требуют сертификации ATEX; за пределами Европы принятие IECEx все чаще прописывается в спецификациях проектов. Убедитесь, что газовая группа соответствует IIC, к которой относится водород, и что температурный класс соответствует зоне. Производитель, который регулярно строит взрывозащищенные манометры, сертифицированные по ATEX и IECEx предоставит пакет сертификатов, не рассматривая его как специальный запрос.

Помимо сертификата, попросите записи, подтверждающие готовность манометра к работе с водородом:

1. Сертификат на материал частей, контактирующих с рабочей средой, подтверждающий использование 316L или указанного сплава.
2. Отчет об испытаниях на утечку гелия, показывающий, что узел выдерживает давление без измеримых утечек.
3. Запись испытания под давлением в номинальном диапазоне.
4. Копия сертификата ATEX или IECEx, включая группу газа и температурный класс.

Нет сингла манометр подходит для любого применения водорода, и в этом вся суть. Линия продувки низкого давления, прицеп для хранения на 200 бар и заправочная станция на 700 бар предъявляют разные требования к диапазону, материалам и корпусу. Проработайте четыре режима отказа, определите сварные детали, контактирующие с рабочей средой, из 316L, добавьте сплошную переднюю часть с выдувной задней частью и приведите корпус в соответствие с классификацией опасных зон. Затем проверьте сертификаты и протоколы испытаний перед поставкой. При таком подходе манометр водорода становится надежным и поддающимся проверке компонентом системы, а не самым слабым элементом на раме.