Компоненты, отвечающие требованиям водородных стандартов

Изучить более подробно:

Достигнет ли водород своего потенциала как чистый энергоноситель , зависит от многих факторов, при этом ключевым является обеспечение надежной герметичности на всех этапах: от производства и транспортировки до конечного использования. Такая надежность достигается при устранении двух основных проблем:

• Размер. Водород – чрезвычайно малая молекула, и это сильно усложняет разработку инфраструктуры. Газообразный водород может просачиваться через минимальные зазоры в соединениях, вызывая утечки и проблемы безопасности. Более того, атомы водорода способны проникать в металлы, что приводит к эффекту водородного охрупчивания  и водородно-индуцированного растрескивания.
• Необходимость хранения при высоком давлении. Герметичность при высоких значениях давления (875 бар) требует применения высококачественных компонентов и лишает шансов традиционные варианты. Перепады давления во время перемещения среды могут вызвать экстремальные температурные изменения, что предъявляет дополнительные требования к материалам.

Фитинги для водородных систем чистой энергетики

Специально оптимизированные фитинги для работы с водородом открывают надежные перспективы. Данные фитинги обеспечивают герметичность, силу зажима, виброустойчивость и сохранность материала, удовлетворяют уникальным требованиям по изоляции водородной среды. Благодаря простой установке и долговечности они позволяют специалистам безопасно, уверенно и устойчиво масштабировать операции. Фитинги Swagelok серии FK обеспечивают стабильную эксплуатацию, минимальный объем технического обслуживания и высокий уровень безопасности для систем экологически чистой энергетики. В отличие от стандартных фитингов Swagelok^® серия FK разработана для требований водородной инфраструктуры.

Текущая ситуация в области экологически чистого транспорта и водородной мобильности

Электромобили часто доминируют в обсуждении экологически чистого транспорта, но сталкиваются с ограничениями, которые водородные решения могут преодолеть.  Бортовое хранение водорода позволяет легковым и коммерческим автомобилям увеличить запас хода. При этом заправка по времени сопоставима с бензином или дизельным топливом, и требует лишь нескольких минут. С развитием водородной инфраструктуры эффект масштаба может привести к снижению затрат и конкурентному ценообразованию.

Все указывает на высокий потенциал роста водорода, где участникам рынка необходимы правильные технологии для его успешной реализации.

Ключевые аспекты хранения и обеспечения герметичности водорода

Очень малый размер молекулы этого газа значительно усложняет разработку безопасных, надежных и герметичных автомобилей на водородных топливных элементах. Благодаря своей структуре он может просачиваться через микроскопические трещины и проникать в материалы, предназначенные для его хранения. Исходя из таких обстоятельств, водородные системы должны обеспечивать соблюдение двух основных условий:

• Герметичность. Традиционные подходы к проектированию нефтегазовых систем не обеспечивают необходимую изоляцию газа водорода. В отличие от более крупных молекул, водород легко проходит через микроскопические зазоры. Стандартные уплотнения, материалы и методы соединения, широко используемые в нефтегазовой отрасли, недостаточны для обеспечения требуемой герметичности водородных систем.

  Это особенно критично во время заправки автомобилей, где обычные потребители напрямую контактируют с водородным топливом. С целью снижения рисков в отношении безопасности, проектирование водородной инфраструктуры должно учитывать конкретные задачи.

• Целостность материалов. Предупреждение коррозии играет важную роль при любом использовании трубных фитингов, однако работа с водородом представляет особую задачу. Водород увеличивает риск охрупчивания нержавеющей стали 316 – сплава, который широко применяется в изготовлении фитингов, клапанов и трубок для водородного транспорта.

  Со временем, водород способен ухудшать свойства прочных материалов, включая нержавеющую сталь 316/316L. При высоком давлении и продолжительном воздействии атомы водорода проникают в кристаллическую структуру металла, что приводит к его охрупчиванию. Хотя материал обычно не теряет своей прочности, водород может ускорять развитие микротрещин и повышать вероятность усталостного разрушения компонентов. Данный риск возрастает для сплавов более низкого качества, где целостность материала уже может быть нарушена. Для водородной инфраструктуры, особенно при постоянных нагрузках, критически важен подбор материалов, устойчивых к водородному охрупчиванию, и гарантирующих долгий срок службы.

Необходимость компонентов, специально разработанных для водорода

В любой водородной системе, от производственной инфраструктуры до транспортных средств и заправочных колонок, одним из критически важных компонентов является трубный фитинг. Трубные фитинги обеспечивают критически важные соединения по всей водородной системе

Трубный фитинг Swagelok серии FK удовлетворяет всем перечисленным требованиям и демонстрирует критически важные эксплуатационные характеристики во всех областях применения:

• Высокая эффективность уплотнения. Безопасность персонала и надежность оборудования требуют от фитингов для водородных систем быть максимально герметичными.

  Фитинги серии FK предусматривают две зоны контакта на более длинных поверхностях уплотнения – одну вдоль трубки, а вторую вдоль фитинга. Необходимо установить эти контактные поверхности под небольшим углом, обеспечив оптимальный уровень напряжения для безупречного уплотнения. Фитинги обеспечивают столь надежное уплотнение благодаря двум обжимным кольцам – первое создает длинную плоскость контакта, а второе эффективно обхватывает саму трубку, создавая собственную уплотнительную поверхность. Длинные прецизионно обработанные поверхности переднего обжимного кольца обеспечивают еще большую надежность газонепроницаемого уплотнения.

Обзор сертифицированной продукции

• Максимальная прочность захвата трубки. Прочность обхвата трубки фитингом является еще одной важной эксплуатационной характеристикой, позволяющая фитингу выдерживать высокое давление, необходимое при заправке водородом, а также значительную вибрацию при движении транспортного средства.

  Конструкция фитингов серии FK основана на шарнирно-цанговом механическом захвате с двумя обжимными кольцами. Упрочненное переднее обжимное кольцо дает фитингу возможность физически обжать трубку, создавая при этом очень высокое номинальное давление. Уникальная конструкция заднего обжимного кольца обеспечивает незначительное движение фитинга (обусловленное «пружинным эффектом»), сохраняя обхват и силу. Такая конструкция обеспечивает надежную виброустойчивость, которая идеально подходит для эксплуатации на транспортных средствах и применения в заправочной инфраструктуре, где компрессоры и динамические условия могут стать причиной значительной вибрации.

  Механическая конструкция с двумя обжимными кольцами, обеспечивающая «пружинный эффект», также помогает фитингу выдержать резкие температурные колебания, приводящие к расширению или сжатию материалов. Во время заправки температура газообразного водорода может быть от –50°C до температуры окружающей среды, что может вызвать проблемы при эксплуатации традиционных фитингов с конусом и резьбой.

• Материалы с высокими эксплуатационными характеристиками. Водородное охрупчивание считается одной из главных проблем герметичности водородных систем, при этом воздействие других факторов также может приводить к коррозионному разрушению . Например, бортовые компоненты автомобилей могут сталкиваться с воздействию неблагоприятных погодных факторов, включая дорожную соль, которая нарушает целостность материалов.

  Исходя из этого, фитинги для водорода должны быть изготовлены из материалов высокого класса. Именно поэтому фитинги Swagelok серии FK (и другие аналогичные компоненты) содержат повышенное количество хрома и никеля, что обеспечивает защиту от водородного охрупчивания и коррозии благодаря улучшенной пластичности и коррозионной стойкости. Согласно требованиям стандарта Американского общества по испытанию материалов (ASTM), нержавеющая сталь 316 должна содержать как минимум 10 % никеля, но для водородных систем лучше подходит нержавеющая сталь 316 от Swagelok с содержанием никеля 12 %.

• Простота установки. Для эффективного масштабирования оптимальный водородный фитинг должен обеспечивать простую и быструю установку необходимых рабочих схем.

  Сборка фитингов конусно-резьбового типа часто требует значительных трудовых и временных затрат. Для установки необходимо применение специального инструмента и материалов, включая оборудование для нарезки резьбы, а также смазки для уменьшения трения при обработке.

Фитинги серии FK, напротив, оборудованы предварительно собранными картриджами. Это позволяет монтажникам использовать простые инструменты, и требует минимального обучения эффективной и безошибочной сборке. По сравнению с традиционными конусно-резьбовыми соединениями фитинг серии FK обеспечивает заметные преимущества, в том числе уменьшение риска ошибок, высокую стабильность сборки, увеличение общего ресурса эксплуатации.

Преимущества фитингов Swagelok серии FK

Фитинг Swagelok FK обеспечивает характеристики, необходимые для работы с водородом, в том числе:

• Надежное уплотнение
• Высокая прочность фиксации
• Максимальная виброустойчивость
• Отличное качество материалов
• Быстрая и легкая установка

Запатентованная конструкция фитинга с двумя обжимными кольцами и шарнирно-цанговый механизм совместимы с различными типами и материалами труб, обеспечивая необходимые характеристики для самых требовательных водородных систем. От производства и транспортировки водородного топлива до его заправки в автомобили, фитинг FK отвечает всем установленным требованиям.

Фитинг FK также отвечает применимым стандартам водородной промышленности и сертифицирован организацией European Integrated Hydrogen Project (EIHP). Дополнительно фитинги выполнены из высококачественной нержавеющей стали 316/316L, содержащей не менее 12% никеля и 17% хрома для защиты от коррозии и водородного охрупчивания.

Будучи комплексным решением для водородных систем фитинг FK предлагается с другими важнейшими компонентами, в том числе:

• Шаровые краны
• Игольчатые клапаны
• Обратные клапаны
• Перепускные клапаны
• Клапанные блоки двойного отсечения со сбросом

Также предусмотрен полный набор экспертных сервисов   Swagelok, включая специализированные тренинги, обследование на территории заказчика, услуги по проектированию и предварительной сборке.

Обратитесь к нашим экспертам, чтобы узнать возможности повышения надежности оборудования, эффективности монтажа и безопасности водородных систем.

Обратитесь к специалисту Swagelok по водороду