Huomioita vetyputkistojen mittalaitevalintoihin
Vety esiintyy luonnossa kaksiatomisena molekyylinä H2 joka on tavallisissa lämpötiloissa hyvin pysyvä, eikä kovin reaktiivinen. Toisaalta vety reagoi hyvin voimakkaasti hapen ja halogeenien kanssa. Pienen atomikoon vuoksi vety vuotaa hyvin helposti.
Normaalissa ilmanpaineessa vedyn tiheys on 0,09 g/dm3 kun ilman tiheys vastaavissa olosuhteissa on 1,3 g/dm3 ja heliumin 0,18 g/dm3. Vety on siis hyvin kevyt kaasu. Pienen atomikoon vuoksi vety vuotaa helposti pienimmästäkin huonosti tehdystä liitoksesta ja jopa putken seinämän läpi. Vetyputkistojen liitoksiin ja prosessiliitäntöihin tulee kiinnittää erityistä huomioita.
Vedyn energiasisältö per massayksikkö on erittäin hyvä, miltei kolminkertainen bensiiniin ja kevyeen polttoöljyyn verrattuna. Toisaalta pieni tiheys taas heikentää tilavuuteen suhteutettua energiansisältöä. Tämän vuoksi vedyn varastoinnissa käytetään hyvin suuria paineita, jotta säilötty energiamäärä saadaan suuremmaksi. Vedyn varastoinnissa paineet voivat olla jopa 200…700 bar. Vety on myös mahdollista nesteyttää jäähdyttämällä se -253 C, mutta jatkuvan hyvin kylmän jäähdytystarpeen vuoksi korkean paineen varastointi on tällä hetkellä yleisempi tapa varastoida vetyä.
Huomiot instrumenttivalinnassa vetylinjoissa
Painelähettimen mittauskalvo
Painelähettimessä on teräksinen mittauskalvo varsinaisen mittaavan elimen eli pietsokiteen suojana. Mittauskalvon ja pietsokiteen välinen hyvin pieni tila on täytetty silikonipohjaisella välitinnesteellä. Koska painelähettimen halutaan mittaavan sekä pieniä että suuria paineita tarvitaan riittävän herkkä välitinkalvo. Ja herkkä välitinkalvo on ohut. Vetyä mitattaessa ja paineen kasvaessa pienimolekyylinen vety alkaa pikkuhiljaa suotautua teräksisen ohuen kalvon läpi. Jos vetykaasua pääsee välitinkalvon läpi välitinnestetilaan, tuleekin painelähettimestä ”lämpötila-anturi”. Lämpötilan noustessa välitinnesteen seassa oleva vety laajenee ja kaasun paine painaa pietsokidettä kovemmalla paineella. Vedyn suotautumista mittauskalvon läpi voidaan estää käyttämällä kullattua mittauskalvoa. Kulta hyvin tiiviinä ja ohuena pintana estää vedyn suotautumisen mittauskalvon läpi ja näin vedyn painemittauksesta saadaan tehtyä pitkäikäinen tarkka mittaus.
Vetyhaurastumisen huomioiminen painemittarin valinnassa
Seostetut teräkset haurastuvat teräkseen diffuntoituneen vedyn aiheuttaman vetyhaurastumisen vuoksi. Vety kerääntyy vetymolekyylinä teräksen huokosiin, jonka seurauksena paine huokosissa nousee ja aiheuttaa rakenteen murtumisen. Kun valitset paikallista painemittaria vetykäyttöön tulee myös vetyhaurastuminen huomioida. Tyypillinen painemittari on toimintaperiaatteeltaan Bourdon-putki, eli spiraalin muotoinen putki. Paineen noustessa spiraali aukeaa ja aukeaminen välitetään rattaiden avulla näyttötaulun viisarille. Painemittarin Bourdon-putken on oltava valmistettu riittävän vahvasta teräksestä, jotta vetyhaurastuminen ei aiheuta putken katkeamista. Tyypillisesti vedylle valitaan 2 kertaa suurempi mittausalue kuin suurin mitattava arvo on.
Esimerkiksi jos tarve on mitata 0…100 bar vetypainetta, niin valitaan 0…200 bar osoitus. Painemittarin tuloliitäntään valitaan myös virtausta rajoittava kuristin, joka hidastaa virtausta Bourdon-putken sisälle. Näin Bourdon-putken rasitus jää myös pienemmäksi. Vetykäyttöön suunnitellun painemittarin rakenne on myös suunniteltu turvallisemmaksi. Mahdollisen Bourdon-putken katkeamisen seurauksena paine purkautuu kotelossa käyttäjästä poispäin kotelon taakse turvalliseen suuntaan.
