Webcast: Qualificando os tubos de aço da Vallourec para armazenamento e transporte de hidrogênio
O hidrogênio tem se destacado como uma fonte energética livre de carbono, com potencial de liderar a transição para a energia verde. Atingir esse objetivo, entretanto, exigirá um aumento significativo de infraestrutura para o transporte e o armazenamento de hidrogênio. E novos ativos que serão especificamente projetados e construídos para esse propósito incorporarão materiais de aço em sua composição. O hidrogênio, no entanto, apresenta desafios técnicos específicos para tubos de aço, e testes completos precisarão ser realizados antes que os tubos de transporte e armazenamento possam ser qualificados para hidrogênio.
Em 10 de novembro de 2022, Vallourec e World Oil apresentaram um webcast ao vivo explorando os benefícios e desafios do uso de tubos de aço para o armazenamento e o transporte de hidrogênio. Laurent Delattre, Gerente de Marketing e Desenvolvimento para Hidrogênio, e Florian Thébault, Engenheiro Principal de Corrosão, falaram sobre a fragilização por hidrogênio, as metodologias de teste de tubos da Vallourec e seus produtos qualificados para uso com hidrogênio. O webcast foi um grande sucesso, com 237 participantes de todo o mundo. Neste artigo, vamos ver as mensagens e insights principais aprendidos com o webcast.
Tubos conduzidos com eficiência
Os benefícios de usar produtos line-pipe para transporte e armazenamento de hidrogênio são abundantes. “Do ponto de vista técnico, produtos line-pipe possibilitam um fluxo de energia maior do que fios de alta tensão”, explica Laurent Delattre. “Como a produção e o uso do hidrogênio está em crescimento, o reaproveitamento de produtos line-pipe de aço existentes se apresenta como uma opção de transporte e armazenamento com custo-benefício favorável. Produtos line-pipe novos podem preencher lacunas nos casos em que produtos line-pipe existentes não estiverem disponíveis. Entretanto, o desenvolvimento da infraestrutura consumirá tempo.”
Similarmente, as cadeias de suprimento robustas de hidrogênio exigirão muito armazenamento em diferentes estágios, e a Vallourec está envolvida em uma variedade de soluções de armazenamento. “Cilindros são sistemas de recipientes sob pressão capazes de armazenar hidrogênio a pressões muito altas – tipicamente retendo algumas toneladas de hidrogênio, ” diz Laurent. “Como tais, são uma excelente solução para estações de reabastecimento de hidrogênio. Conjuntos de tubos podem armazenar quantidades maiores de hidrogênio (1-10-100 toneladas), em configurações verticais ou horizontais, e a Vallourec está desenvolvendo suas soluções para este tamanho de armazenamento. Todos os tubos e conexões em aço já estão sendo usados em poços de cavernas de sal subterrâneas para armazenamento de hidrogênio a longo prazo.”
Desafios técnicos para o hidrogênio
Tubos de aço projetados para transportar e armazenar hidrogênio devem superar várias barreiras técnicas.
A fragilização por hidrogênio – também chamada trinca induzida por hidrogênio ou fissuração por hidrogênio – representa um perigo para tubos de aço. “A fragilização por hidrogênio ocorre quando átomos de hidrogênio são absorvidos no aço e interagem com deslocamentos gerados pela deformação plástica, ” explica Florian Thébault. “O hidrogênio reduz a distância entre deslocamentos e promove seu acúmulo, causando acumulação de tensão e abaixando a tensão necessária para causar fissuras no aço. No pior cenário, fissuras podem causar vazamento de hidrogênio, que representam um risco grave de segurança.”
Testando os tubos de aço da Vallourec
A questão é como testar os tubos de aço quanto à capacidade de transportar hidrogênio com segurança. “Infelizmente, existem poucas normas para teste, ” diz Florian, “e há vários aspectos da fragilização por hidrogênio que devemos avaliar. A composição do aço, incluindo dureza e microestruturas, podem afetar a probabilidade de fissuras. A tensão residual e imperfeições geométricas no aço também podem fazê-lo. Considerações ambientais também são importantes. Engenheiros precisam considerar fatores como pureza, temperatura e pressão do gás.”
Para qualificar o transporte e o armazenamento dos tubos de aço, a Vallourec usou testes e protocolos específicos. “Nossa metodologia busca por espécimes com entalhes, explorando a interação do hidrogênio absorvido e dos materiais do aço, ” diz Florian. “Trabalhamos com dois laboratórios diferentes, que realizaram teste de resistência a fratura, usando deslocamento constante para estudar o início de fissuras e a parada de fissuras.”
Nossos produtos com qualificação para hidrogênio
Cinco materiais sem costura Vallourec foram testados, incluindo o X65 para produtos line-pipe, 3 linhas OCTG – VM55W OCTG (soldável), K55 e VM80S (usado com juntas conectadas) – e o recipiente sob pressão 34CrMo4. O que significa que uma grande variedade de microestruturas e propriedades mecânicas foram testadas. Três a cinco espécimes por produto foram examinados em cada laboratório e avaliados quanto à propagação de fissuras após exposição ao gás hidrogênio.
“Com base nesses testes, ” Laurent conclui, “podemos ter confiança no uso de qualidades de aço Vallourec para a infraestrutura de hidrogênio. Fomos capazes de demonstrar que nossa qualidade de aço proprietária, como a VM80s, é otimizada para desempenho, segurança e integridade. Isso dá à Vallourec uma base forte para melhorar a qualificação de tubos de aço e pode nos ajudar a fornecer soluções de transporte e armazenamento seguras e eficientes para clientes que desenvolvem projetos com hidrogênio.”
Tem interesse em aprender mais sobre a qualificação de tubos para aplicações com hidrogênio?
Entre em contato com Laurent Delattre ou Florian Thébault.
