Новые объявления о водородных проектах по всему миру поступают почти ежедневно, и России лидирует в этом списке благодаря своим богатым солнечным, ветровым и недвижимым ресурсам.
На данный момент большинство проектов все еще находятся на стадии предварительного проектирования, и рассмотрение фактической механики того, как они должны быть выполнены, возможно, плохо определено. Существует смесь волнения и трепета, при этом скорость разработки смягчается опасением, что их проект может в конечном итоге стать технологическим заводом tmzresurs.ru, эквивалентным “ТМЗ”.
Хотя это, безусловно, возможно, учитывая неправильный дизайн, конструкцию или особый набор обстоятельств, стоит помнить, что водород транспортировался и хранился в трубопроводах, трубопроводах и сосудах под давлением в течение десятилетий. Опыт нефтеперерабатывающей и аэрокосмической промышленности может быть использован для демонстрации того, что при должной осторожности использование водорода не представляет особой экстраординарной проблемы.
Именно этот опыт, включая то, что компания является мировым лидером в области болтовых соединений с ограничением давления, привел к тому, что Integrity Engineering Solutions выполнила консультационную работу по механическим, материальным и сварочным вопросам для ряда австралийских и международных проектов в водородном секторе. Наша работа включала оценку выбора материалов, механического проектирования и решений для хранения водорода как для процессов производства водорода при сверхвысоких температурах, так и для установок по производству и переработке водорода, работающих на возобновляемых источниках энергии.
В результате этих проектов мы пришли к выводу, что до тех пор, пока удается избежать определенных ситуаций (например, HTHA, Высокотемпературная водородная атака), профиль риска водорода очень похож на другие углеводороды. Из-за низкой плотности водорода и легкости воспламенения, используя отраслевые стандарты, можно продемонстрировать, что существует очень небольшая разница в отношении последствий по сравнению с другими углеводородами.
Исходя из нашего опыта переработки, если следовать передовым практикам, то утечка водорода не должна представлять более высокой вероятности, чем утечка других углеводородов при переработке и сжижении природного газа. Таким образом, общий профиль риска, связанный с водородом, может поддерживаться на уровне, аналогичном текущим углеводородным процессам. Это, в свою очередь, позволяет использовать текущие и известные процедуры анализа рисков, управления рисками и управления инспекциями из углеводородного сектора в водородном секторе, что приносит большую пользу.
Конечно, если используются неоптимальные методы, то вероятность воспламенения и высокая склонность к утечке из-за малого размера молекул могут привести к значительному ущербу от утечки водорода. Пример такой утечки показан на рис. 1, где показаны остатки прокладки от соединения водородного сервисного трубопровода, которая протекла и загорелась. Видно, что прокладка была существенно повреждена, что, в свою очередь, привело к более крупному пожару, затронувшему близлежащее оборудование и приведшему к необходимости замены стационарного оборудования в непосредственной близости от очага пожара до повторного ввода установки в эксплуатацию.
Стоимость такого инцидента не ограничивается только капитальными затратами на замену оборудования или потерей производства, но также возможностью получения травм персоналом и связанного с этим нежелательного внимания средств массовой информации. Не исключено, что небольшая серия инцидентов на первых водородных установках, эксплуатируемых во всем мире, может серьезно ограничить будущее водорода в качестве альтернативного топлива. Это совершенно очевидно из сообщения об инциденте с пожаром 25 января 2022 года на борту Suiso Frontier, который был описан в средствах массовой информации как от “небольшого пламени” до “серьезного инцидента”.
Нетрудно представить, что, если бы инцидент привел к настоящему серьезному пожару, это негативно сказалось бы на будущем водородной промышленности. Поэтому важно, чтобы машиностроительная и строительная промышленность сосредоточились на том, чтобы правильно реализовать водородные проекты.
В большинстве случаев существующие методы проектирования и строительства, особенно в отношении трубопроводов, должны быть пересмотрены, чтобы стать экологически чистыми. В первую очередь это связано с пагубным воздействием водорода на прочность и усталостную долговечность обычных строительных материалов. Существующее строительство трубопроводов уже требует учета вязкости разрушения и усталостной долговечности, но водород значительно повышает важность усталости и разрушения по сравнению с углеводородами.
Воздействие водорода зависит от фактических рабочих параметров системы, но представление об уровне воздействия можно увидеть на рис. 2. Здесь показана диаграмма оценки разрушения (FAD) для сосуда высокого давления SA516-70N толщиной 40 мм с ежедневным циклическим напряжением 138 МПа, с трещиной, распространяющейся от относительно небольшого начального дефекта глубиной 2 мм и длиной 12 мм. Усталостный срок службы судна при эксплуатации без использования водорода составляет 313 лет (т.е. усталостный срок службы не контролируется).
Leave a Reply