Vetyverkoston rakentamisen yksi avainkysymys on putkien kestävyys. Pienimolekyylisen vedyn tiedetään aiheuttavan materiaaleissa niin sanottua vetyhaurautta – mutta voiko vety siis haurastuttaa jopa hiiliteräsputket, joissa sitä on tarkoitus siirtää?
Pessimistisissä skenaarioissa on jo ehditty maalailemaan, että vetyputkistoja varten pitää kehittää kokonaan uudenlaisia teräslaatuja tai homma ei toimi. Hintava terässavotta taas voisi hidastaa Suomen vetyverkoston luomista – ja nostaa kustannukset pilviin.
Gasgridin käyttö ja kunnossapito -yksikön päällikkö Marko Ikävalko toteaa, että vedyn siirtämisestä teräsputkissa on kokemuksia maailmalta – eikä vetyhauraus muodostu ongelmaksi, kunhan muistetaan vedyn ominaisuudet materiaalivalinnoissa sekä käyttöolosuhteissa.
-Vedyn siirrossa huomioitavia tekijöitä ovat siirrossa käytettävä maksimipaine sekä painetason vaihtelu ja virtausnopeus, Ikävalko toteaa. Nykyistä maakaasuputkistoakin voisi käyttää vedyn siirtoon soveltuvin osin ja tietyin rajoituksin.
Oulun yliopiston terästutkimuskeskuksen tuoreet tutkimukset vahvistavat kentältä saadut tiedot: nykyiset hiiliteräsputket ovat aivan tarpeeksi vedynpitäviä.
Vedyn vaikutus materiaaliin on monen tekijän summa
Vedyn kanssa on kuitenkin oltava tarkkana, sillä sen vaikutus materiaaliin on riippuvainen monesta asiasta – teräksissä paineen lisäksi vaikuttavia tekijöitä ovat mm. mikrorakenne, raekoko, seosaineet ja ympäristön lämpötila. Vetyputkiston ja vetysäiliöiden kestävyys kylmissä pohjoisissa olosuhteissa on luonnollisesti yksi tutkimuskohde.
TKI & teknologia -kehityspäällikkö Hanna Kinnunen Gasgridiltä vahvistaa, että vetyverkostohankkeessa olennaista on ymmärtää vedyn aiheuttamat ilmiöt materiaaleissa, kuten vaikutukset teräksen mekaanisiin ominaisuuksiin ja murtumiskestävyyteen. Tietoa toki löytyy paljon ja sitä on kanavoitu kansainvälisiin standardeihin, joista toistaiseksi kattavin on yhdysvaltalainen ASME B31.12.
-Vuonna 2023 päivitetty ASME B31.12 -standardi pohjaa säädöksensä mm.vetyhaurausilmiöön ja sen vaikutuksiin materiaaleissa, Kinnunen kertoo.
-ASME B31.12 on tärkeä standardi siinäkin mielessä, että se ottaa kantaa ja ohjaa sekä suunnittelua että operointia, Marko Ikävalko lisää.
Vetyverkon teräslaatu vielä selvityksessä
Gasgrid ei ole vielä lukinnut sitä, mikä on parhaiten soveltuva teräslaatu vetyverkkoon.
-Tätä ei ole vielä päätetty. Ennen varsinaista päätöstä perehdymme vielä asiaan huolella, Ikävalko toteaa. Kunhan teräsvalinta on tehty, nytkähtää hanke taas yhden tärkeän pykälän eteenpäin.
Materiaalin valinta tulee vaikuttamaan operatiiviseen käyttöön koko elinkaaren osalta, Ikävalko huomauttaa. Optimaalisen materiaalin valinnassa tulee huomioida muun muassa tavoitteet vedyn siirtokapasiteetin osalta sekä vaihtoehtoisiin teräslaatuihin liittyvät ominaisuudet eri käyttöolosuhteissa. Lähtökohtana on turvallinen käyttö koko elinkaaren ajan.
-Teemme tämän asian suhteen arviointia optimaalisen teräslaadun määrittämiseksi, joka ei sinänsä eroa Gasgridin tavanomaisesta infrarakentamisesta, Ikävalko toteaa ja lisää, että turvallisuuslähtöinen elinkaariajattelu on keskeisellä sijalla hankkeen joka vaiheessa.
Yhtenäinen, hitsattu putkilinja ei vuoda
Maalaisjärjellä ajateltuna vetyputki voi olla vaikka kuinka jykevää tekoa tahansa, mutta suurimman kysymysmerkin muodostavat liitokset ja hitsisaumat: pitävätkö ne kaikissa mahdollisissa olosuhteissa? – Ikävalko muistuttaa, että vety on tuttu kaasu prosessiteollisuudesta, josta on paljon käyttökokemuksia sekä soveltuvia ratkaisuja saatavilla.
-Kaikki tulevan putken liitokset soveltuvat käytettäviksi vedyn kanssa, hän toteaa.
Gasgridin linjana on muutenkin se, että yhtenäinen, hitsattu putkilinja ei vuoda.
– Lähtökohta on se, että putki toteutetaan niin hyvin, että vuotoja ei tule. Valvonta ja monitorointi sitten vielä varmistavat, että kaikki sujuu niin kuin pitää, Ikävalko toteaa.
Samalla Gasgrid hyödyntää omassa suunnittelutyössään infrarakentamishankkeissa jatkuvasti alan parasta tietoa ja tutkimusta, Hanna Kinnunen lisää.
-Uuden tutkimuksen hyödyntäminen infrasuunnittelussa on meille iso asia, Kinnunen toteaa.
—
Tutkimushanke juurruttaa turvallisen vedyn siirtoinfrastruktuurin Pohjoismaihin
- MatHias-hanke (Material and Structural Integrity Assessment for Safe Nordic Hydrogen Transportation Infrastructure) on osa Nordic Hydrogen Valleys -ohjelmaa. Tutkimushankkeen tavoitteena on juurruttaa turvallinen vedyn siirtoinfrastruktuuri Pohjoismaihin. MatHias-hanketta koordinoi norjalainen SINTEF. Gasgridin lisäksi Suomesta hankkeeseen osallistuvat VTT, Oulun yliopisto ja SSAB.
- Vuonna 2023 startanneessa MatHias-hankkeessa tutkitaan erityisesti teräksisten vetyputkien ja rakenteiden kestävyyttä. Vety voi aiheuttaa teräksen haurastumista, mikä lisää putkien murtumisriskiä, erityisesti Pohjoismaiden kylmissä lämpötiloissa.
- MatHias-hanke on Pohjoismaiden näkökulmasta tärkeä hanke, jonka havainnoista ollaan hyvin kiinnostuneita, toteaa Hanna Kinnunen Gasgridiltä. Hankkeessa arvioidaan ja vertaillaan erilaisten putkiterästen ominaisuuksia, kehitetään menetelmiä putkien eliniän arvioimiseksi ja soveltuvan teräslaadun valintaan. MatHias on vain yksi esimerkki vetyalalla tehtävästä kunnianhimoisesta tutkimuksesta, Kinnunen lisää. Panostukset TKI-puolelle ovat vahvoja ja lisääntyvät koko ajan.
Lue lisää: