수소는 가장 가볍고 작은 분자입니다. 지속 가능하고 깨끗한 산업으로의 전환에 중요한 역할을 하는 것으로 널리 알려져 있으며, 모빌리티, 에너지, 화학 등 다양한 분야에서 필수적인 자원입니다. 화석 연료의 유망한 대안인 친환경 수소는 물 전기분해 과정을 통해 생산할 수 있습니다.
하지만 수소는 여전히 기체이며, 인화성과 반응성이 매우 높기 때문에 안전한 취급을 위해서는 특수 장비가 필요합니다. 따라서 산업 현장에서 안전한 가스 취급을 위해서는 수소에 내성이 있는 고압 볼 밸브가 필수적입니다.
일반 밸브는 고압 수소에 장기간 노출되면 고장이 잦습니다. 금속이 취성이 생기고 응력 하에서 변형되는 능력을 잃어 예측할 수 없는 균열이 발생하기 때문입니다. 이 가이드는 장기적인 안전을 보장하고 비용이 많이 드는 가동 중단을 방지하기 위해 적합한 합금을 선택하는 데 도움을 줍니다.
고압 볼 밸브는 어떻게 수소 취성을 방지하는가?
수소 취성은 금속의 연성과 하중 지지력이 감소하는 현상입니다. 이는 제조, 도금, 용접 또는 부식 과정에서 금속이 수소 원자를 흡수하여 발생합니다. 수소 원자는 금속 격자 내부로 확산되어 내부 압력을 발생시키고 균열이 쉽게 발생하고 성장하도록 만듭니다.
350bar 이상의 고압 환경에서는 수소 원자가 재료 표면으로 더 많이 밀려 들어가면서 위험성이 크게 증가합니다. 기계적 하중으로 인한 응력 또한 균열 발생 속도를 가속화합니다. 심지어 작은 표면 긁힘조차도 균열의 시작점이 될 수 있습니다.
지속적인 장력을 받는 재료가 이러한 현상에 가장 취약합니다. 금속은 겉보기에는 완벽해 보일 수 있지만 내부적으로는 문제가 발생할 수 있으며, 결국 아무런 경고 없이 정상 작동 중에 밸브가 파손되거나 파열될 수 있습니다. 이러한 이유로 수소 관련 서비스는 가장 까다로운 분야 중 하나입니다. 트러니언 볼 밸브 제조업체.
고압 수소 볼 밸브용 최고급 소재
오스테나이트계 스테인리스강은 수소 저항성의 표준으로 여겨지며, 특히 316/316L 등급이 선호됩니다. 장기적인 안정성을 확보하고 수소에 의한 상변화를 방지하기 위해서는 니켈(Ni) 함량을 최소 12% 이상으로 유지하는 것이 업계에서 매우 중요한 요구 사항입니다. 이처럼 높은 니켈 농도는 오스테나이트 상을 안정화시켜 극한의 압력 조건에서도 수소 확산 및 취성을 효과적으로 억제합니다. 이러한 스테인리스강 볼 밸브는 극저온에서도 연성을 유지합니다.
XM-19 또는 인코넬 718과 같은 특수 합금은 고응력 부품에 사용됩니다. 이러한 합금은 밸브 스템 및 내부 스프링에 흔히 사용되는 표준 316L 스테인리스강보다 항복 강도가 높습니다. 이러한 합금을 사용하면 밸브가 극한의 압력 주기에서도 정상적으로 작동할 수 있습니다.
수소 내성 볼 밸브의 특성
이 볼 밸브는 수소 가스의 흐름을 안전하게 제어하기 위해 제작되었습니다. 또한 수소는 휘발성이 강한 가스이므로 누출을 최소화하는 특수 밀봉재와 개스킷이 포함되어 있는 경우가 많습니다. 다음은 볼 밸브가 수소의 특성을 견디기 위한 구체적인 요구 사항입니다.
내식성 재료
- 수소는 특정 물질과 부정적으로 반응하여 물질을 취성화시키거나 약화시킬 수 있습니다. 바로 이러한 이유 때문에 볼 밸브는 내식성이 매우 뛰어난 재질로 만들어져야 합니다.
밀폐 밀봉
- 수소는 분자 크기가 매우 작기 때문에 밀봉이 불충분하거나 비효율적일 경우 누출 위험이 커집니다. 따라서 이러한 밸브에는 특수 개스킷 및 패킹과 같은 고급 밀봉 시스템이 적용되어 완벽한 밀봉을 보장하고 누출 가능성을 줄여야 합니다. 누출 위험을 줄이기 위해 수소 투과율이 높은 비금속 밀봉재는 사용하지 않아야 합니다.
견고하고 효율적인 디자인
- 밸브 본체와 밀봉 재질은 작동 압력, 온도 및 수소 호환성을 고려하여 선택하십시오. 수소 시스템용 볼 밸브는 고압 및 고온을 견뎌야 합니다. 압력이 2.5 MPa 이상인 파이프라인의 경우, 안전한 플랜지 밀봉(오목-볼록형, 텅앤그루브형, 링 조인트형) 또는 맞대기 용접 연결부를 사용하십시오.
엄격한 안전성 테스트
- 수소 누출로 인한 폭발 위험을 고려하여 볼 밸브는 가스를 안전하게 처리할 수 있는 능력을 검증하기 위해 엄격한 테스트를 거쳐야 합니다. 이는 가스 수송과 같이 불안정하고 중요한 환경에서 신뢰성을 보장합니다.
- 수소 시스템의 설계, 제조, 검사 및 밸브 테스트에는 다음과 같은 표준이 널리 사용됩니다.
- ISO 19880-3:2018: “기체 수소—주유소—제3부: 밸브”
- ASME B31.12: “수소 배관 및 파이프라인”
- ISO 14687: “수소 연료 품질—제품 사양”
- EN 13643: “극저온 용기—과압으로부터 보호하기 위한 안전 장치”
- API 600: “강철 게이트 밸브 - 플랜지 및 맞대기 용접 단부, 볼트식 보닛”
- GB/T 34542: “수소 충전소에 사용되는 장비에 대한 일반 기술 사양”
오네로 밸브의 수소 안전성 제조 공정
오네로 밸브는 첨단 자체 연구 개발과 엄격한 품질 관리 및 정밀 제조를 결합하여 수소 서비스와 같은 가혹한 환경에서도 견딜 수 있는 밸브를 생산합니다.
당사의 공정은 수십 년간 축적된 경험과 극저온 및 누출 감지 시스템과 같은 시험 역량을 바탕으로 한 재료 선정에서 시작됩니다. 스테인리스강의 니켈 함량은 안정성 향상을 위해 12% 이상으로 유지합니다. 이러한 정밀도를 통해 수소 원자를 끌어당기는 상이 형성되는 것을 방지합니다.
엄선된 고품질 원자재를 사용하여 정밀한 치수를 얻기 위해 CNC 장비와 로봇으로 가공하기 전에 철저한 검사를 거칩니다. 또한, 당사의 밸브는 성능과 안전성을 확인하기 위해 엄격한 검사(경도, 압력, 치수 및 누출 테스트)를 거칩니다. 그 결과, 다음과 같은 다양한 엔지니어링 제품이 생산됩니다. 트러니언 볼 밸브.
결론
수소 취성은 가스 설비의 안전에 심각한 위협입니다. 고압 시스템에는 원자 침투 및 내부 균열에 저항할 수 있는 재료가 필요합니다. 기술적 측면과 재료 과학에 대한 정확한 이해는 고압 볼 밸브가 수년간 안전하게 작동하도록 보장합니다.
오네로 밸브 당사는 수소 에너지 분야에 특화된 솔루션을 제공합니다. 38년간 볼 밸브 연구 개발에 주력해 온 결과, 8개의 특허를 획득하고 30개 이상의 모델과 거의 1,000가지 사양을 개발했으며, 첨단 글로벌 기술을 접목해 왔습니다.
오네로에서는 다양한 제품을 제공합니다. 산업용 볼 밸브 극한의 압력과 내구성을 위해 설계되었으며, API, CE 및 ISO 9001/14001 인증을 획득했습니다.
