1. Lingkup aplikasi
Spesifikasi ini mendefinisikan persyaratan desain, manufaktur, pengujian, dan keamanan untuk katup yang digunakan dalam pipa hidrogen cair (LH₂) yang beroperasi pada suhu di bawah {-253 derajat. Berlaku untuk industri termasuk:
- Sistem Propulsi Aerospace
- Infrastruktur penyimpanan/transportasi hidrogen cair
- Stasiun energi sel bahan bakar hidrogen
2. Persyaratan material
2.1 Bahan Utama
| Komponen | Kriteria seleksi material | Paduan yang direkomendasikan |
|---|---|---|
| Tubuh katup | Konduktivitas Termal Rendah, Resistensi Embrittlement Hidrogen, CTE Kurang dari atau sama dengan 5 × 10⁻⁶/K ({2}} derajat hingga 20 derajat) | ASTM A240 Tipe 316L (karbon ultra-rendah SS) |
| Sistem penyegelan | Zero permeability at cryogenic temps, elastic recovery >90% setelah bersepeda termal | PTFE-PEEK COMPOSITS / METAL Bellows |
| Aktuator | Desain Non-Sparking, Dapat Dioperasikan di -270 derajat ke +50 derajat lingkungan | Aluminium Alloy 6061- t6 (selesai anodized) |
2.2 Perawatan Khusus
- Dekontaminasi Hidrogen: Electropolishing (RA kurang dari atau sama dengan 0. 2 μm) untuk meminimalkan adsorpsi hidrogen
- Isolasi termal: Insulasi multilayer vakum (MLI) dengan kurang dari atau sama dengan 0. 01 w/m · k konduktivitas termal
3. Parameter Desain Kritis
| Parameter | Target kinerja | Standar uji |
|---|---|---|
| Tingkat kebocoran | Kurang dari atau sama dengan 1 × 10⁻⁹ mbar · l/s HE (pengujian spesifikasi massa helium) | Iso 15848-1 kelas ah |
| Peringkat tekanan | 50 bar (MAWP) dengan faktor keamanan 4: 1 | ASME B31.12 BAB IX |
| Bersepeda termal | 500 siklus (-253 derajat ↔rt) tanpa degradasi kinerja | EN 12567 Lampiran B |
| Keamanan Kebakaran | API 607 Sertifikasi Fire-Safe (30- Min Burn Test) | API 607 6 edisi ini |
4. Protokol Pengujian
4.1 Tes Penerimaan Pabrik (Lemak)
- Tes Bukti Cryogenic: Katup terendam di ln₂ (-196 derajat) untuk 24 jam → uji tekanan pada 1,5 × mawp
- Deteksi kebocoran helium: Sensitivitas kurang dari atau sama dengan 1 × 10⁻¹¹ mbar · l/s menggunakan spektrometer massa
- Validasi torsi aktuasi: Kurang dari atau sama dengan 20 N · m di -253 derajat (disimulasikan melalui GM cryocooler)
4.2 Verifikasi Lapangan
- Sensor H₂ real-time: Monitor TDLAS berbasis laser (0-100% vol h₂, resolusi 1ppm)
- Sistem Purging Otomatis: Nitrogen purge activated when H₂ concentration >1% Lel
5. Keselamatan & Sertifikasi
- Kepatuhan Standar Wajib:
- ISO 21011: 2023 (Cryogenic Valves - Desain dan Pengujian)
- NFPA 55 Bab 12 (Teknologi Hidrogen)
- Petunjuk Peralatan Tekanan UE (PED 2014/68/EU)
- Sertifikasi pihak ketiga:
- Tüv Süd H₂-Ready Mark
- ASME BPV Code Bagian VIII Div.3 (Sistem Tekanan Tinggi)
6. Pedoman Operasional
- Prosedur pra-pendingin: Tingkat cooldown bertahap kurang dari atau sama dengan 5 derajat /menit untuk mencegah tegangan termal
- Shutdown darurat (ESD): Penutupan penuh dalam waktu kurang dari atau sama dengan 3 detik setelah alarm deteksi H₂
- Interval pemeliharaan: 5- tahun overhaul wajib (termasuk analisis permeasi hidrogen SIMS)
Oleh Diana
