Конверсия существующих трубопроводов для водорода: решения по обеспечению

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. В условиях глобального перехода к низкоуглеродной энергетике водород становится важным энергоносителем. Адаптация существующих трубопроводов для транспортировки водорода может снизить затраты и ускорить развитие водородной инфраструктуры. Однако использование трубопроводов в водородной среде связано с рисками, такими как водородное охрупчивание и растрескивание металла. В Казахстане пока отсутствует практический опыт эксплуатации водородопроводов, что делает актуальной задачу оценки технического состояния существующих трубопроводов и их адаптации для работы с водородом.

Цель. Провести комплексный анализ целостности трубопровода, эксплуатируемого в агрессивной сероводородной среде, и оценить возможность его перепрофилирования для транспортировки водорода с учетом международных стандартов и методов расчета прочности.

Материалы и методы. В работе использованы данные внутритрубной диагностики, включая ультразвуковой контроль толщины стенок. Для оценки дефектов применялись стандарты API 579. Расчеты проводились с использованием программного обеспечения NIMA, которое позволяет анализировать данные о расслоениях и трещинах в металле.

Результаты. В ходе анализа выявлено шесть участков с расслоениями, из которых пять признаны допустимыми для эксплуатации при текущем рабочем давлении 75 бар. Один дефект (№6) классифицирован как недопустимый, что требует либо немедленного ремонта, либо снижения рабочего давления до 52 бар.

Заключение. Исследование подтвердило, что перепрофилирование существующих газопроводов для транспортировки водорода возможно при условии тщательной диагностики и соблюдения международных стандартов оценки прочности. Рекомендовано внедрение регулярного мониторинга состояния трубопровода и разработка стратегии поэтапного ремонта для повышения надежности инфраструктуры в условиях водородной среды.

Об авторах

Ильдар Равилевич Ахметов

Қазақстан-Британ техникалық университеті

Автор, ответственный за переписку.
Email: il.akhmetov1@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-1417-2353
Казахстан, Алматы қаласы

Абдугаффор Мирзоев

ROSEN Europe B.V.

Email: gmirzoev@rosen-group.com
ORCID iD: 0009-0009-9416-8974
Казахстан, Алматы қаласы

Список литературы

  1. Wang A., Jens J., Mavins D., et al. (Creos, DESFA, Elering, Enagás, Energinet, Eustream, FGSZ, Fluxys Belgium, Gas Connect Austria, Gasgrid Finland, Gasunie, Gaz-System, Gas Networks Ireland, GRTgaz, National Grid, NET4GAS, Nordion Energi, OGE, ONTRAS, Plinovodi, Snam, TAG, Teréga). European Hydrogen Backbone: Analysing future demand, supply, and transport of hydrogen. Report. Netherlands Guidehouse; 2021 June.
  2. Office of Energy Efficiency & Renewable Energy [Internet]. Hydrogen: A Clean, Flexible Energy Carrier: blog. Washington: U.S. Departament of Energy [дата обращения: 12.02.2025]. Режим доступа: energy.gov/eere/articles/hydrogen-clean-flexible-energy-carrier.
  3. Maka A.O.M., Mehmood M. Green hydrogen energy production: current status and potential // Clean Energy. 2024. Vol. 8, Issue 2. P. 1–7. doi: 10.1093/ce/zkae012.
  4. Юдин Д.А., Овчинников А.М. Государственная политика Китая в области водородной энергетики // Инновации и инвестиции. 2023. №4. С. 46–50.
  5. primeminister.kz [интернет]. Официальный информационный ресурс Премьер-министра Республики Казахстан. Ф.-В. Штайнмайер и А. Смаилов дали старт бурению в рамках строительства завода по производству «зеленого» водорода в Мангистау [дата обращения 25.02.2025]. Доступ по ссылке: primeminister.kz/ru/news/f-v-shtaynmayer-i-a-smailov-dali-start-bureniyu-v-ramkakh-stroitelstva-zavoda-po-proizvodstvu-zelenogo-vodoroda-v-mangistau-24503.
  6. acwapower.com [интернет]. ACWA Power breaks ground on green hydrogen project in Uzbekistan [дата обращения 05.03.2025]. Доступ по ссылке: www.acwapower.com/news/acwa-power-breaks-ground-on-green-hydrogen-project-in-uzbekistan/.
  7. ehb.eu [интернет]. European Hydrogen Backbone: Boosting EU Resilience and Competitiveness [дата обращения 15.03.2025]. Доступ по ссылке: ehb.eu/files/downloads/1732103116_EHB-Boosting-EU-Resilience-and-Competitiveness-20-11-VF.pdf.
  8. Алексеева О.К., Козлов С.И., Фатеев В.Н. Транспортировка водорода // Транспорт на альтернативном топливе. 2011. № 3(21). С. 18–24.
  9. ehb.eu [интернет]. European Hydrogen Backbone. EHB initiative to provide insights 10 July 2023 on infrastructure development by 2030 [дата обращения 08.02.2025]. Доступ по ссылке: ehb.eu/files/downloads/EHB-initiative-to-provide-insights-on-infrastructure-development-by-2030.pdf.
  10. Wynne D.P., Naib S., Mirzoev G. A Practical Guide to Repurposing Existing Pipelines to Hydrogen Operation. SPE Caspian Technical Conference and Exhibition; November 21–23, 2023; Baku, Azerbaijan. Available from: onepetro.org/SPECTCE/proceedings-abstract/23CTC/23CTC/D011S001R004/538369.
  11. eprg.net [интернет]. EPRG Hydrogen Pipelines Integrity Management and Repurposing Guideline White Paper [дата обращения 01.03.2025]. Доступ по ссылке: eprg.net/fileadmin/EPRG_Dokumente/EPRG_Hydrogen_Pipelines_Integrity_Management_and_Repurposing_Guideline.pdf.
  12. rosen-group.com [интернет]. Pipeline Integrity Management Solutions Beyond Excel and GIS [cited 2025 March 02]. Доступ по ссылке: rosen-group.com/en/expertise/experience-center/case-studies/pipeline-integrity-management-solutions-beyond-excel-and-gis.
  13. Osage D.A. Fatigue Assessment for In-Service Components – A New Part for API 579-1/ASME FFS-1 Fitness-For-Service// Procedia Engineering. 2015. Vol. 133. P. 320–347. doi: 10.1016/j.proeng.2015.12.673.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1. Ожидаемое потребление различных видов энергии на основе заявлений компаний из промышленных секторов [1]

Скачать (397KB)
Метаданные
3. Рисунок 2. Оценка эффективности Европейской магистральной сети [7]

Скачать (42KB)
Метаданные
4. Рисунок 3. Европейская магистральная сеть, реализующая проект по передаче водорода [7]

Скачать (34KB)
Метаданные
5. Рисунок 4. Европейская магистральная схема видения водородных трубопроводов к 2040 году [9]

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рисунок 5. Атомы H2, диффундирующие в материал трубопровода, и их взаимодействие, вызывающее образование трещин [10]

Скачать (144KB)
Метаданные
7. Рисунок 6. Структура повторного использования трубопровода H2 [10]

Скачать (477KB)
Метаданные
8. Рисунок 7. Расположение параметров на стенке трубы

Скачать (67KB)
Метаданные
9. Рисунок 8. Допустимые зоны осевых трещин на теле трубы

Скачать (126KB)
Метаданные
10. Рисунок 9. Осевые трещины на теле трубы

Скачать (251KB)
Метаданные
11. Рисунок 10. Допустимые кольцевые зоны трещин на теле трубы

Скачать (37KB)
Метаданные
12. Рисунок 11. Кольцевые трещины на теле трубы

Скачать (223KB)
Метаданные

© Ахметов И.Р., Мирзоев А., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».