Czasopisma
Czasopisma
Czasopisma
ATEST - OCHRONA PRACY
ATEST - OCHRONA PRACY
AURA
AURA
AUTO MOTO SERWIS
AUTO MOTO SERWIS
CHEMIK
CHEMIK
CHŁODNICTWO
CHŁODNICTWO
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA
DOZÓR TECHNICZNY
DOZÓR TECHNICZNY
ELEKTROINSTALATOR
ELEKTROINSTALATOR
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA
Czasopisma
Czasopisma
Czasopisma
GAZETA CUKROWNICZA
GAZETA CUKROWNICZA
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA
GOSPODARKA MIĘSNA
GOSPODARKA MIĘSNA
GOSPODARKA WODNA
GOSPODARKA WODNA
HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE
HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA
MASZYNY, TECHNOLOGIE, MATERIAŁY - TECHNIKA ZAGRANICZNA
MASZYNY, TECHNOLOGIE, MATERIAŁY - TECHNIKA ZAGRANICZNA
MATERIAŁY BUDOWLANE
MATERIAŁY BUDOWLANE
OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA
OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA
OCHRONA PRZED KOROZJĄ
OCHRONA PRZED KOROZJĄ
Czasopisma
Czasopisma
Czasopisma
ODZIEŻ
ODZIEŻ
OPAKOWANIE
OPAKOWANIE
PACKAGING REVIEW
PACKAGING REVIEW
POLISH TECHNICAL REVIEW
POLISH TECHNICAL REVIEW
PROBLEMY JAKOŚCI
PROBLEMY JAKOŚCI
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY
PRZEGLĄD GASTRONOMICZNY
PRZEGLĄD GASTRONOMICZNY
PRZEGLĄD GEODEZYJNY
PRZEGLĄD GEODEZYJNY
PRZEGLĄD MECHANICZNY
PRZEGLĄD MECHANICZNY
PRZEGLĄD PAPIERNICZY
PRZEGLĄD PAPIERNICZY
Czasopisma
Czasopisma
Czasopisma
PRZEGLĄD PIEKARSKI I CUKIERNICZY
PRZEGLĄD PIEKARSKI I CUKIERNICZY
PRZEGLĄD TECHNICZNY. GAZETA INŻYNIERSKA
PRZEGLĄD TECHNICZNY. GAZETA INŻYNIERSKA
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE
PRZEGLĄD WŁÓKIENNICZY - WŁÓKNO, ODZIEŻ, SKÓRA
PRZEGLĄD WŁÓKIENNICZY - WŁÓKNO, ODZIEŻ, SKÓRA
PRZEGLĄD ZBOŻOWO-MŁYNARSKI
PRZEGLĄD ZBOŻOWO-MŁYNARSKI
PRZEMYSŁ CHEMICZNY
PRZEMYSŁ CHEMICZNY
PRZEMYSŁ FERMENTACYJNY I OWOCOWO-WARZYWNY
PRZEMYSŁ FERMENTACYJNY I OWOCOWO-WARZYWNY
PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY
PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY
RUDY I METALE NIEŻELAZNE
RUDY I METALE NIEŻELAZNE
SZKŁO I CERAMIKA
SZKŁO I CERAMIKA
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE
WOKÓŁ PŁYTEK CERAMICZNYCH
WOKÓŁ PŁYTEK CERAMICZNYCH
Menu
Menu
Menu
Prenumerata
Prenumerata
Publikacje
Publikacje
Drukarnia
Drukarnia
Kolportaż
Kolportaż
Reklama
Reklama
O nas
O nas
ui-button
Twój Koszyk
Twój koszyk jest pusty.
Niezalogowany
Niezalogowany
Zaloguj się
Zarejestruj się
Reset hasła
Czasopismo
|
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA
|
Rocznik 2023 - zeszyt 12
Influence of hydrogen blended gas transmission under transient flow on L485ME steel grade fracture toughness
Wpływ mieszaniny gazu z wodorem w stanie nieustalonego przepływu na odporność na pękanie stali L485ME
10.15199/17.2023.12.1
Ferdinand Uilhoorn
Maciej Witek
nr katalogowy: 146489
10.15199/17.2023.12.1
Streszczenie
In the present study, the L485ME low-alloy steel grade, widely used in the last few decades in the natural gas transmission pipelines, subjected to hydrogen was investigated with respect to material degradation. A fracture toughness parameter such as the calculated conditional stress intensity factor was compared to the threshold stress intensity factor for the plane strain hydrogen-assisted cracking derived from the experimental data. Based on macroscopic and microscopic evaluation and measurements, the hydrogen-assisted crack size propagation in steel specimens was compared to the subcritical crack growth. The hydrogen content in the tube wall for the base metal and heat-affected zone was estimated, whereas the pressure and temperature conditions in the pipeline were calculated from a non-isothermal transient gas flow model. The results were used to estimate the fracture toughness of the pipe wall material exposed to the hydrogen-blended natural gas.
Abstract
W niniejszej pracy została przebadana, pod kątem degradacji materiału na skutek działania wodoru, stal niskostopowa gatunku L485ME, szeroko stosowana w ostatnich dziesięcioleciach do budowy rurociągów przesyłowych gazu ziemnego. Parametr odporności na kruche pękanie, taki jak obliczeniowy warunkowy współczynnik intensywności naprężeń, porównano z granicznym współczynnikiem intensywności naprężeń dla wydłużenia płaskiego, który wyznaczono z danych doświadczalnych dla pękania wywołanego wodorem. Na podstawie oceny oraz pomiarów makroskopowych i mikroskopowych, porównano wspomaganą wodorem propagację wielkości podkrytycznego wzrostu pęknięć w próbkach stalowych. Oszacowana została zawartość wodoru w ściance rury dla metalu podstawowego oraz strefy wpływu ciepła. W oparciu o nieizotermiczny model przepływu gazu w stanie nieustalonym, obliczono warunki ciśnienia i temperatury w rurociągu. Uzyskane wyniki wykorzystano do oszacowania odporności na pękanie materiału ścianki rury poddanego działaniu gazu ziemnego z dodatkiem wodoru.
Słowa kluczowe
hydrogen embrittlement
fracture toughness
hydrogen induced cracking
transient flow model
L485ME steel grade
Keywords
kruchość wodorowa
odporność na pękanie
pękanie wywołane wodorem
model nieustalonego przepływu
gatunek stali L485ME
Bibliografia
[1] API Spec 5L, 46th edition, April 2018, Line pipe, Washington. Technical report. [2] EN-ISO 3183:2019. 2019. “Petroleum and natural gas industries – Steel pipe for pipeline transportation system”. Technical report, Technical Comittee: ISO/TC 67/SC 2. [3] ASTM E1681-03. 2020. “Standard Test Method for Determining Threshold Stress Intensity Factor for Environment Assisted Cracking of Metallic Materials”. ASTM International. Technical report. [4] ASME B31.12:2019. 2020. “Hydrogen piping and pipelines, ASME code for pressure piping”. Technical report, The American Society of Mechanical Engineer. [5] ASME BPVC Section VIII, Division 3. 2021. “Alternative Rules for Construction of High Pressure Vessels, ASME Boiler and Pressure Vessel Code”. Technical report, The American Society of Mechanical Engineer. [6] ASTM E399-22. 2022. “Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness KIC of Metallic Materials.” ASTM International. Technical report. [7] Bank Randolph E., Coughran Jr. William M., Wolfgang Fichtner, Eric Grosse, Donald J.Rose, and Kent Smith. 1985. “Transient simulation of silicon devices and circuits”. IEEE Trans. Electron Devices, 32(10):1992–2007. [8] Bhardwaj Utkarsh, Ângelo Manuel Palos Teixeira, and Carlos Guedes Soares. 2021. “Burst strength assessment of X100 to X120 ultra-high strength corroded pipes”. Ocean Eng., 241:110004. [9] Giovambattista Bilotta, Gilbert Henaff, Damien Halm, and Mandana Arzaghi. 2017. “Experimental measurement of out-of-plane displacement in crack propagation under gaseous hydrogen”. Int. J. Hydrogen Energy, 42(15):10568–10578. [10] Corinth Pipeworks S.A. 2022. “Hydrogen KIH qualification test report KIH testing of 40” x 22.2 mm /L485ME SAWH”. non-published. [11] Drexler Andreas, Tom Depover, Silvia Leitner, Kim Verbeken, and Werner Ecker. 2020. “Microstructural based hydrogen diffusion and trapping models applied to Fe–CX alloys”. J. Alloys Compd., 826:154057. [12] Drexler Andreas, Florian Konert, Oded Sobol, Michael Rhode, Josef Domitner, Christof Sommitsch, and Thomas Böllinghaus. 2022. “Enhanced gaseous hydrogen solubility in ferritic and martensitic steels at low temperatures”. Int. J. Hydrogen Energy, 47(93):39639–39653. [13] Goutam Ghosh, Paul Rostron, Rajnish Garg, and Ashoutosh Panday. 2018. “Hydrogen induced cracking of pipeline and pressure vessel steels: A review”. Eng. Fract. Mech., 199:609–618. [14] Xiaofei Guo, Tianyi Li, Zhendong Sheng, Martin Christ, Rahul Sharma, Marcus Söker, Uwe Reisgen, and Wolfgang Bleck. 2022. “Impact of welding simulated heat treatment on hydrogen embrittlement behavior of high-strength fine-grained steels”. Eng. Fail. Anal., 140:106602. [15] Hagen Anette Brocks and Antonio Alvaro. 2020. “Hydrogen Influence on Mechanical Properties in Pipeline Steel – state of the art”. SINTEF Rapp. [16] Minoru Ichimura, Yasushi Sasajima, and Mamoru Imabayashi. 1991. “Grain boundary effect on diffusion of hydrogen in pure aluminum”. Mater. Trans. JIM, 32(12): 1109–1114. [17] Kirchheim Reiner. 1982. “Solubility, diffusivity and trapping of hydrogen in dilute alloys. deformed and amorphous metals—II”. Acta Metall., 30(6):1069–1078. [18] Kunz Oliver, Wolfgang Wagner. 2012. “The GERG-2008 Wide-Range equation of state for natural gases and other mixtures: An expansion of GERG-2004”. J. Chem. Eng. Data, 57(11):3032–3091. [19] Latifi Amin, Reza Miresmaeili, and Amir Abdollah-Zadeh. 2017. “The mutual effects of hydrogen and microstructure on hardness and impact energy of SMA welds in X65 steel”. Materials Science and Engineering: A, 679:87–94. [20] Mohammadijoo Mohse, Jonas Valloton, Laurie Collins, Hani Henein, and D. G. Ivey 2018. “Characterization of martensite-austenite constituents and micro-hardness in intercritical reheated and coarse-grained heat affected zones of API X70 HSLA steel”. Mater. Charact., 142:321–331. [21] Ohaeri Enyinnaya, Joseph Omale, Rahman K. M. Mostafijur, and Jerzy Szpunar. 2020. “Effect of post-processing annealing treatments on microstructure development and hydrogen embrittlement in API 5L X70 pipeline steel”. Mater. Charact., 161:110124. [22] Olden Vigdis, Antonio Alvaro, and Odd M. Akselsen 2012. “Hydrogen diffusion and hydrogen influenced critical stress intensity in an API X70 pipeline steel welded joint – experiments and FE simulations”. International Journal of Hydrogen Energy, 37(15):11474–11486. [23] Skjellerudsveen Magnus, Odd M. Akselsen, Olden Vigdis, Johnsen Roy, and Anna Smirnova. 2010. “Effect of microstructure and temperature on hydrogen diffusion in X70 grade pipeline steel and its weldments”. [24] Techo Robert, R. R. Tickner, and R. E. James. 1965. “An Accurate Equation for the Computation of the Friction Factor for Smooth Pipes From the Reynolds Number”. J. Appl. Mech., 32(2):443–443. [25] Uilhoorn Ferdinand. 2017. “Comparison of Bayesian estimation methods for modeling flow transients in gas pipelines”. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 38: 159–170. [26] Wang Rong. 2009. “Effects of hydrogen on the fracture toughness of a X70 pipeline steel”. Corros. Sci., 51(12):2803–2810. [27] Wasim Muhammad, Milos B. Djukic, and Tuan Duc Ngo. 2021. “Influence of hydrogen-enhanced plasticity and decohesion mechanisms of hydrogen embrittlement on the fracture resistance of steel”. Eng. Fail. Anal., 123:105312. [28] Witek Maciej. 2015. “Possibilities of using X80, X100, X120 high-strength steels for onshore gas transmission pipelines”. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 27:374–384. [29] Yazdipour Nima, Druce Dunne, and Elena V. Pereloma. 2012. “Effect of grain size on the hydrogen diffusion process in steel using cellular automaton approach”. Mater. Sci. Forum, 706-709:1568–1573. [30] Yazdipour Nima, Haq J. Ayesha, Khairul Muzaka, and Elena V. Pereloma. 2012. “2D modelling of the effect of grain size on hydrogen diffusion in X70 steel”. Comput. Mater. Sci., 56:49–57.
Zeszyt
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA- e-zeszyt (pdf) 2023-12
licencja: Osobista
Produkt cyfrowy
Nowość
34.00 zł
Do koszyka
Prenumerata
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista
Produkt cyfrowy
Nowość
360.00 zł
Do koszyka
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista
Szczegóły pakietu
Nazwa
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - papierowa prenumerata roczna
432.00 zł brutto
400.00 zł netto
32.00 zł VAT
(stawka VAT 8%)
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - pakowanie i wysyłka
42.00 zł brutto
34.15 zł netto
7.85 zł VAT
(stawka VAT 23%)
474.00 zł
Do koszyka
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista
Szczegóły pakietu
Nazwa
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)
552.00 zł brutto
511.11 zł netto
40.89 zł VAT
(stawka VAT 8%)
552.00 zł
Do koszyka
Open Access
Zeszyt
2023-12
Czasopisma
ATEST - OCHRONA PRACY
AURA
AUTO MOTO SERWIS
CHEMIK
CHŁODNICTWO
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA
DOZÓR TECHNICZNY
ELEKTROINSTALATOR
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA
GAZETA CUKROWNICZA
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA
GOSPODARKA MIĘSNA
GOSPODARKA WODNA
HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA
MASZYNY, TECHNOLOGIE, MATERIAŁY - TECHNIKA ZAGRANICZNA
MATERIAŁY BUDOWLANE
OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA
OCHRONA PRZED KOROZJĄ
ODZIEŻ
OPAKOWANIE
PACKAGING REVIEW
POLISH TECHNICAL REVIEW
PROBLEMY JAKOŚCI
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY
PRZEGLĄD GASTRONOMICZNY
PRZEGLĄD GEODEZYJNY
PRZEGLĄD MECHANICZNY
PRZEGLĄD PAPIERNICZY
PRZEGLĄD PIEKARSKI I CUKIERNICZY
PRZEGLĄD TECHNICZNY. GAZETA INŻYNIERSKA
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE
PRZEGLĄD WŁÓKIENNICZY - WŁÓKNO, ODZIEŻ, SKÓRA
PRZEGLĄD ZBOŻOWO-MŁYNARSKI
PRZEMYSŁ CHEMICZNY
PRZEMYSŁ FERMENTACYJNY I OWOCOWO-WARZYWNY
PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY
RUDY I METALE NIEŻELAZNE
SZKŁO I CERAMIKA
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE
WOKÓŁ PŁYTEK CERAMICZNYCH