Linee di prova, stazioni di miscelazione, skid di misura e balance-of-plant degli elettrolizzatori stanno passando dai progetti pilota agli impianti. La maggior parte è progettata secondo l'ASME B31.12, Hydrogen Piping and Pipelines. Dal punto di vista della stress analysis il metodo sembra familiare, ma diversi dettagli cambiano. Queste note nascono da lavori di calcolo su progetti SNAM e Saipem legati all'idrogeno e su uno scope idrogeno per un parco eolico offshore.
Struttura del codice
La B31.12 è organizzata in una parte generale (GR) e due parti applicative: Part IP per le tubazioni industriali e Part PL per le condotte. Le tubazioni di stazione sono normalmente progettate secondo la Part IP, la linea di trasporto secondo la Part PL — il confine tra le due va fissato presto, perché cambia le verifiche applicate da ciascun lato.
Comportamento del materiale
L'idrogeno può ridurre duttilità e tenacità degli acciai (infragilimento da idrogeno), soprattutto a resistenze e pressioni più elevate. Il codice ne tiene conto con limitazioni su materiali, durezza e saldatura e con un fattore di prestazione del materiale nel calcolo a pressione che può penalizzare lo spessore in funzione del materiale e della pressione di progetto. Gli spessori ereditati dalla pratica del gas naturale vanno quindi ricontrollati, e il modello di stress deve usare i valori della B31.12.
Fatica e cicli di pressione
I sistemi a idrogeno spesso ciclano — riempimento di stoccaggi, avviamenti e arresti dei compressori, produzione intermittente da rinnovabili. Per le condotte la Part PL prevede un'opzione di progetto prescrittiva e una prestazionale basata sulla meccanica della frattura; in entrambi i casi numero e ampiezza dei cicli di pressione diventano un dato di progetto. Chiedi presto al processo un conteggio dei cicli.
Indicazioni pratiche per il modello
- Definisci il confine IP / PL e il codice applicabile a ogni nodo.
- Usa ammissibili e fattori della B31.12, non quelli della B31.3 o della B31.8.
- Attenzione a piccoli diametri, prese strumenti e derivazioni: concentrano le tensioni e sono frequenti punti di perdita.
- Verifica con cura la tenuta delle flange: l'idrogeno perde più facilmente del gas naturale.
- Per linee esistenti convertite dal gas naturale, verifica materiale e saldature as-built prima di riusare il vecchio calcolo.
Fai sempre riferimento all'edizione della B31.12 richiamata dalla specifica di progetto; i requisiti sono cambiati tra un'edizione e l'altra.