La perméation et la fragilisation sont des problèmes qui empêchent de réaliser une infrastructure hydrogène viable et mature. Pour les capteurs de pression et de température, l’utilisation de matériaux qui protègent contre ces conditions est la clé de la sécurité et de la rentabilité dans l’industrie chimique.
Comme mentionné dans l’article « L’hydrogène : Une lueur d’espoir pour l’industrie chimique », la perméation et la fragilisation de l’hydrogène sont des problèmes majeurs qui doivent être surmontés pour réaliser une infrastructure hydrogène mature.
L’hydrogène moléculaire (H2) peut traverser la plupart des matériaux non métalliques. Et lorsque le dihydrogène entre en contact avec des surfaces métalliques, il faut relativement peu d’énergie – même dans des conditions ambiantes – pour dissocier le gaz en sa forme atomique, puis en ions qui peuvent si facilement pénétrer la structure du réseau de la plupart des métaux.
Plus l’énergie dans l’environnement est élevée, comme les températures et les pressions de process extrêmes, plus la perméation et la fragilisation se produiront rapidement dans les cuves de stockage et les pipelines.
Les instruments de mesure sont également confrontés aux mêmes problèmes, entraînant une dérive du signal et une défaillance mécanique. Heureusement, il existe des moyens de surmonter ces défis.
Matériaux qui résistent à la perméation et à la fragilisation
Les instruments de mesure utilisés dans un environnement d’hydrogène doivent être fabriqués avec des métaux qui ont un agencement de cellules très serrées.
Ils comprennent le 316L (acier inoxydable 316 à faible teneur en carbone), le 316Ti (version stabilisée au titane du 316) et d’autres aciers austénitiques, idéaux pour les environnements hautement corrosifs et à haute température. Les alliages spéciaux tels que l’Hastelloy C276, l’Inconel 718 ou le 2.4711 (Elgiloy®) sont également bien adaptés aux applications hydrogène.
Des revêtements qui résistent à la perméation de l’hydrogène
Pour une meilleure résistance à la perméation de l’hydrogène, l’acier austénitique ou l’alliage spécial peut être revêtu d’une barrière métallique. Le nickel, l’aluminium et le cuivre présentent une faible perméabilité à l’hydrogène, mais l’or est de loin le métal qui résiste le mieux à la perméabilité, même à des températures élevées.
Instruments qui minimisent les fuites de H2
Les joints des manomètres sont des zones où l’hydrogène peut s’échapper. Pour cette raison, les manomètres utilisés dans les applications d’hydrogène doivent avoir un joint métallique plutôt qu’un joint en polymère ordinaire. Une conception entièrement soudée empêche également les fuites. De plus, choisissez des instruments de mesure de pression qui ont subi un test de fuite à l’hélium dans le cadre de leur process d’assurance qualité.
Instruments qui résistent aux conditions de process extrêmes
Dans les stations de ravitaillement en hydrogène, le gaz est stocké à des pressions pouvant atteindre 1050 bar. Et pour l’hydrogène liquide, les solutions de mesure de la température doivent maintenir leur précision à ou en dessous de −253 °C.
WIKA, Smart in Sensing pour l’industrie chimique
Pour des raisons de sécurité et de performance, les applications hydrogène nécessitent des instruments de mesure conçus pour répondre à des conditions extrêmes, et des spécialistes possédant des années d’expertise chimique et d’expérience industrielle.
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