Qual é o material de aço para o duto de hidrogênio?

O hidrogênio pode ser hidrogênio gasoso, hidrogênio líquido e hidrogênio sólido de acordo com o estado de transporte, entre os quais o hidrogênio gasoso de alta pressão é o meio de transporte mais comumente usado e ecologicamente correto atualmente. O transporte por oleoduto é a maneira mais eficiente para um grande rendimento e ocasiões de distância podem ser um oleoduto de longa distância, também pode ser um oleoduto de distribuição de curta distância. O duto de transmissão de longa distância tem alta pressão e grande diâmetro, que é usado principalmente para transportar hidrogênio de alta pressão entre a unidade de produção de hidrogênio e a estação de hidrogênio. O último duto é de baixa pressão e um pequeno diâmetro é usado principalmente para a distribuição de hidrogênio de média e baixa pressão entre a estação de hidrogênio e o usuário final. O custo atual dos dutos de hidrogênio de longa distância é de cerca de US $ 630,000 / km, em comparação com US $ 250,000 / km dos dutos de gás natural, 2.5 vezes o custo dos dutos de gás natural, então surge a pergunta: como escolher o material certo para o transporte de Gasoduto de hidrogênio?

Em comparação com o gás natural, os materiais metálicos que trabalham em um ambiente de hidrogênio por um longo tempo causarão a deterioração das propriedades mecânicas, que é chamada de fragilização por hidrogênio ambiental. A avaliação das propriedades de fragilização por hidrogênio de alta pressão de metais é conduzida principalmente por meio de testes de ambiente de hidrogênio in-situ, nos quais os materiais são colocados diretamente em um ambiente de hidrogênio. Os tipos de testes incluem principalmente teste de tração com taxa de deformação lenta, teste de resistência à fratura, teste de taxa de crescimento de trinca, teste de fadiga e teste de pressão do disco. A fragilização por hidrogênio pode ser determinada de acordo com o padrão No.NASA8-30744 e a resistência dos materiais à fragilização por hidrogênio pode ser avaliada de acordo com a comparação ASTM G142-98 dos resultados do teste de sensibilidade.

Em comparação com os dutos de gás natural, os dutos de hidrogênio são diferentes em elementos de liga, grau de aço, formato do tubo e pressão de operação devido à limitação da fragilização por hidrogênio no ambiente. Os materiais disponíveis para dutos de gás natural especificados em ASME B31.8-2018 incluem todos os tubos de aço em API SPEC 5L. No entanto, na engenharia prática, para reduzir a espessura da parede dos dutos, os tubos de aço de alta resistência são geralmente preferidos e os tipos de tubos comumente usados ​​incluem SAWL, SAWH, HFW e SMLS. Para o gasoduto de hidrogênio, ocorreu um ambiente de hidrogênio induzido pela fragilização por hidrogênio, por sua vez, pode levar à falha do gasoduto, que depende do processo de moldagem do tubo de aço, qualidade da solda, fatores de defeito como tamanho, resistência do aço, etc. -31.12 em API SPEC 2014 l limitado, vários hidrogênios podem ser usados ​​para o tipo de aço de duto, indicando a proibição do uso de soldagem de tubo de forno, o aço de duto especificado na norma pode ser usado no tubo de hidrogênio e a pressão máxima permitida, conforme mostrado no tabela abaixo.

API 5LX42X52X56X60X65X70X80
força de rendimento / Mpa289.6358.5386.1413.7488.2482.7551.6
Resistência à Tração / Mpa413.7455.1489.5517.1530.9565.4620.6
Pressão AdmissívelMáx. 20.6820.6820.6820.6810.3410.3410.34

Elementos de liga como Mn, S, P e Cr podem aumentar a sensibilidade à fragilização por hidrogênio de aços de baixa liga. Ao mesmo tempo, quanto maior a pressão do hidrogênio e a resistência do material, mais óbvia será a fragilização pelo hidrogênio e o craqueamento induzido pelo hidrogênio. Portanto, na prática de engenharia, tubos de aço de baixo grau de aço são preferidos para dutos de hidrogênio. ASME B31.12-2014 recomenda o uso de tubos de aço X42, X52 e estipula que a fragilização por hidrogênio, transição de desempenho de baixa temperatura, transição de desempenho de temperatura ultrabaixa e outras questões devem ser consideradas.

As organizações internacionais de padronização incluem o Comitê Técnico Internacional de Hidrogênio (ISO / TC197), a European Industrial Gas Association (EIGA) e a American Society of Mechanical Engineers (ASME) e outra organização especifica padrões para a produção, armazenamento, transporte, teste e uso de energia de hidrogênio, inclui principalmente ASMEB31.12-2014 “Dutos de hidrogênio”, CGAG-5.6-2005 “Sistemas de dutos de hidrogênio”, que são adequados para o projeto de dutos de hidrogênio longos e dutos de distribuição de hidrogênio de curta distância. Os dutos de hidrogênio são em sua maioria feitos de tubos de aço sem costura. A pressão do hidrogênio é geralmente 2 ~ 10MPa, o diâmetro dos tubos é 0.3 ~ 1.5m e os materiais do oleoduto são principalmente X42, X52, X56, X60, X65, X70, X80 e outros aços para oleodutos de baixa resistência. A vida útil esperada é de 15 a 30 anos.

0 responde

Deixe um comentário

Quer participar da discussão?
Sinta-se livre para contribuir!

Deixe um comentário

Seu endereço de email não será publicado.Os campos obrigatórios são marcados com *