Исследование долгосрочных-эффективности и характеристик проникновения водорода по полиэтиленовым трубопроводам

Водород, как важный энергоноситель, играет все более важную роль в содействии переходу к «зеленой» энергетике. Его можно производить, используя излишки электроэнергии из возобновляемых источников энергии, и он служит основным компонентом энергетической стратегии «Энергия-для-X». Его можно транспортировать по существующим сетям полимерных трубопроводов. Однако переоборудование газопроводов для транспортировки водорода требует систематической оценки их краткосрочного-и долгосрочного-воздействия на полимерные трубопроводы, особенно вопросов, связанных с проникновением водорода и потерями газа.
Предыдущие исследования показали, что краткосрочное-воздействие водорода на полиэтиленовые трубы относительно ограничено, но его долгосрочное-воздействие -, особенно на срок службы труб -, полностью не исследовано. В данном исследовании основное внимание уделяется оценке изменения срока службы трубы PE100-RC после двухлетнего воздействия водорода под давлением 8,9 бар. В результате испытания стержня на циклическое разрушение было обнаружено, что кривая разрушения CRB лишь слегка изменила наклон. Аналогичные явления также произошли при другом испытании трубы PE100-RC, которая подвергалась воздействию воды под давлением 10 бар в течение 1000 часов. Изменения, наблюдаемые в тесте CRB, и характеристики предотвращения медленного распространения трещин могут быть связаны с изменениями морфологии материала, вызванными давлением, и не связаны с самим воздействием водорода. Таким образом, можно сделать вывод, что воздействие водорода не оказало существенного влияния на характеристики предотвращения медленного распространения трещин и срок службы полиэтиленовых труб.
Поскольку это самая маленькая молекула газа, проницаемость газообразного водорода в полиэтиленовых трубах примерно в четыре раза превышает потери газа по сравнению с природным газом. У полу-кристаллических полимеров газопроницаемость в кристаллической фазе значительно ниже, чем в аморфной фазе. Чтобы изучить взаимосвязь между морфологией полиэтилена и его проницаемостью, исследовательская группа проанализировала семь типов полиэтиленовых труб, произведенных с использованием различных параметров процесса литья под давлением. Разница в кристалличности, измеренная с помощью инфракрасной спектроскопии, достигла 25%, но коэффициент проницаемости изменился только на 13%, что указывает на то, что влияние кристалличности на газопроницаемость водорода относительно ограничено. Более глубокое понимание этой взаимосвязи поможет оптимизировать противо-эффективность полиэтиленовых труб в будущем и обеспечить теоретическую основу для влияния изменений морфологии материала на поведение проникновения во время длительного-использования.