Linhas de ensaio, estações de mistura, skids de medição e balance-of-plant de eletrolisadores estão a passar de projetos-piloto a instalações. A maioria é projetada segundo a ASME B31.12, Hydrogen Piping and Pipelines. Do ponto de vista da análise de tensões o método parece familiar, mas vários detalhes mudam. Estas notas resultam de trabalho de cálculo em projetos SNAM e Saipem ligados ao hidrogénio e num âmbito de hidrogénio de um parque eólico offshore.
Estrutura do código
A B31.12 está organizada numa parte geral (GR) e em duas partes de aplicação: Part IP para tubagens industriais e Part PL para pipelines. As tubagens de estação são normalmente projetadas segundo a Part IP e a linha de transporte segundo a Part PL — a fronteira entre ambas deve ser fixada cedo, porque altera as verificações aplicadas de cada lado.
Comportamento do material
O hidrogénio pode reduzir a ductilidade e a tenacidade dos aços (fragilização por hidrogénio), sobretudo com resistências e pressões mais elevadas. O código reflete-o com restrições a materiais, dureza e soldadura e com um fator de desempenho do material no cálculo à pressão, que pode penalizar a espessura em função do material e da pressão de projeto. As espessuras herdadas da prática do gás natural devem, por isso, ser verificadas de novo, e o modelo de tensões deve usar os valores da B31.12.
Fadiga e ciclos de pressão
Os sistemas de hidrogénio ciclam com frequência — enchimento de armazenagens, arranques e paragens de compressores, produção intermitente a partir de renováveis. Para pipelines, a Part PL prevê uma opção de projeto prescritiva e outra baseada no desempenho, assente na mecânica da fratura; em ambos os casos, o número e a amplitude dos ciclos de pressão passam a ser um dado de projeto. Peça cedo à equipa de processo uma contagem de ciclos.
Pontos práticos para o modelo
- Defina a fronteira IP / PL e o código aplicável em cada nó.
- Use os admissíveis e fatores da B31.12, e não os da B31.3 ou da B31.8.
- Atenção às pequenas ligações, tomadas de instrumentos e derivações: concentram tensões e são pontos frequentes de fuga.
- Verifique com cuidado a estanquidade das flanges: o hidrogénio escapa com mais facilidade do que o gás natural.
- Em linhas reconvertidas de gás natural, verifique o material e as soldaduras as-built antes de reutilizar o cálculo antigo.
Consulte sempre a edição da B31.12 indicada na especificação do projeto; os requisitos mudaram entre edições.