چرا سیلندرهای گاز هیدروژنی باید متفاوت از سایر سیلندرهای گاز فشرده باشد؟
بعضی از گازها مانند H2 , D2 ,H2S , … می توانند در ساختار فولاد جذب شده و چندین اثر نامطلوب مانند پوسته پوسته شدن، تردی هیدروژنی، ترک تاخیری و … ایجاد کنند.
تردی هیدروژنی شایعترین اثر نامطلوب گاز هیدروژن روی فولاد است که این پدیده باعث از بین رفتن خاصیت چکش خواری فلز می شود .
پس از مواجهه ی فولاد با این گاز، ابتدا هیدروژن در سطح فولاد جذب می شود و سپس در ناپیوستگی‌ها و نواقص درون ساختار فولاد محبوس می شود. هیدروژن می تواند در قالب های متنوعی از جمله به صورت اتم تکی(H) ، مولکول هیدروژن (H2) و یا به شکل مولکول های ترکیب شده هیدریدی مانند متان، در ساختار فلز حضور داشته باشد. این مولکول ها برای نفوذ در عمق فولاد بسیار بزرگ هستند، بنابراین حضور آنها در ساختار فولاد موجب ایجاد فشار در ناپیوستگی ها و نواقص فولاد و تشکیل حباب های پرفشار و ترک های ریز می‌شود. این فرآیند موجب کاهش شکل‌پذیری فولاد شده و باعث می شود این فلز در اثر ضربه یا تنش، شکننده باشد، به این پدیده تردی هیدروژنی گفته می شود. اینکه هیدروژن جذب شده در فولاد ، باعث شکست آن شود یا خیر کاملا بستگی به خصوصیاتی از جمله استحکام فولاد و شرایط دمایی و تنش های خارجی وارد شده به آن دارد. قرار گرفتن فولاد در دما و فشار بالا و یا وجود خوردگی در سطح فلز، احتمال جذب هیدروژن و اثرات نامطلوب آن را بالا می برد. زمان مواجهه نیز یکی دیگر از عواملیست که شدت تردی هیدروژنی به آن بستگی دارد.
سولفید هیدروژن ، سیانور و آرسنیک نمونه هایی از مواد هستند که مقدار هیدروژن جذب شده توسط فولاد را بسیار افزایش می دهند. بنابراین، در شرایط خورنده، به ویژه در محیط هایی که حاوی این مواد هستند (حتی در مقادیر کم)، آسیب هیدروژنی می تواند تشدید شود.
بنابراین سیلندرهای فولادی که برای ذخیره سازی گاز هیدروژن مورد استفاده قرار می‌گیرند و در بلند مدت در مواجهه با این گاز قرار دارند ، در معرض خطر تردی هیدروژنی هستند. ضربات و تنش های وارد شده به این سیلندرها به ویژه به هنگام حمل و نقل و جابجایی آن ها ، ممکن است شکست سیلندر و در نتیجه انفجار و سایر حوادث را در پی داشته باشد. از این رو کاربران و تولیدکنندگان سیلندرهای گاز باید اقدامات خاصی برای جلوگیری و کاهش این اثر انجام دهند.
فرانسوی ها اولین نفراتی بودند که دریافتند سیلندرهای هیدروژن ، در مقابل سیلندرهای گازهای فشرده شده دیگر، باید خصوصیت های ویژه ای داشته باشند. بر اساس تجربه ای که با استفاده از فولادهای مشابه در کاربردهای میدان نفتی بدست آمده بود، آن ها با محدود کردن حداکثر مقاومت نهایی در کشش و کنترل دقیق ترکیب آلیاژ و عملیات حرارتی ، عملکرد فولاد را در مواجهه با هیدروژن بهبود دادند و این کار موجب کاهش اثر تردی هیدروژنی گردید.
تفاوت سیلندرهای هیدروژنی و سیلندرهای سایر کاربری ها در چیست؟
شرایط و جنبه های مواد و طراحی که سازنده سیلندرها برای کاربری گاز هیدروژن باید در نظر بگیرند در استانداردهای گوناگون طراحی سیلندرهای فولادی(ازجمله ISO 9809) و استانداردهای سازگاری گاز و مواد سیلندر ( از جمله ISO 11114-1 و ISO 11114-4) به تفصیل ارائه شده است . و الزامات اساسی و پابه ی آن این است که مقاومت کششی فولادها محدود شود.
سیلندرهای رایجی که برای ذخیره گازهای فشرده مورد استفاده قرار می گیرند، معمولا طبق استاندارد ISO 9809-1 ساخته شده اند. این سیلندرها بدون درز بوده و آلیاژ آن ها فولاد کروم مولیبدن آبدیده و برگشت داده شده می باشد. بر اساس این استاندارد یکی از تفاوت هایی که سیلندرهای هیدروژنی با سایر سیلندرها دارند – مثل آنهایی که با نیتروژن یا هلیوم پر می شوند- ، به شرح زیر است:
به طور کلی برای فولاد های کروم مولیبدن آبدیده و برگشت داده شده، مقاومت کششی فولاد نباید بیشتر از 1100 مگاپاسکال باشد، اما در جایی که خطر تردی هیدروژنی وجود دارد، باید حداکثر میزان مقاومت کششی 880 مگاپاسکال باشد و در جایی که نسبت مقاومت تسلیم به مقاومت کششی کمتر یا مساوی 0.9 باشد، حداکثر مقاومت کششی مجاز میتواند 950 مگاپاسکال باشد.
در استاندارد ISO11114-4 تنها برای آلیاژ 34CrMo4 و برای فشار کاری تا 300 بار، حداکثر میزان مقاومت کششی از 880 مگاپاسگال به 950 مگاپاسکال افزایش پیدا کرده است .
بنابر مواردی که مطرح شد سیلندرهای فولادی که در کاربری گازهای هیدروژن مورد استفاده قرار می گیرند باید از سیلندرهای سایر کاربری ها متمایز باشند و خاصیت های ویژه ای داشته باشند. معمولا اگر سیلندرها الزامات طراحی کاربری هیدروژن را داشته باشند ، شرکت سازنده علامت H یا H2 یا Hydrogen را روی شانه سیلندر حکاکی می کند و این نشان دهنده ی این است که این سیلندرها برای شارژ هیدروژن مناسب هستند. در غیر اینصورت شرکت پرکننده سیلندر موظف است مدارک و گواهینامه های ساخت سیلندر که توسط سازنده ارائه می شود را مورد بررسی قرار دهد تا خصوصیات آن با الزامات طراحی سیلندرهای هیدروژنی – آنچه به طور خلاصه در بالا گفته شد- انطباق داشته باشد.
مشتریان گرامی می توانند سیلندرهای گاز با کاربری هیدروژن دارای گواهینامه ساخت و سال ساخت بالای 2020 را از شرکت فرافن گاز تهران خریداری نمایند. این شرکت با دارا بودن دانش فنی و تخصصی مربوط به سیلندرهای گاز هیدروژنی قبل از شارژ کردن سیلندرها تمام مدارک و استانداردهای لازم را مورد بررسی قرار داده و به مشتریان خود اطمینان می دهد که هیچ خطر ایمنی ناشی از ذخیره سازی و نگهداری گاز هیدروژن آن ها را تهدید نخواهد نمود.
