Efeitos do hidrogênio sobre o desempenho estrutural de ligas metálicas: integrando ciência e engenharia

• Processo: 22/00307-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2024
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Acordo de Cooperação: Texas A&M University
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Claudio Ruggieri
• Beneficiário: Claudio Ruggieri
• Pesquisador Responsável no exterior: Lenin Marcelo Paredes Tobar
• Instituição Parceira no exterior: Texas A&M University, Estados Unidos
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Diego Felipe Sarzosa Burgos
• Vinculado ao auxílio: 20/01903-8 - Um modelo local de fratura frágil incorporando a distribuição estatística de microtrincas, AP.R
• Assunto(s): Mecânica da fratura Caracterização estrutural Integridade estrutural Tubulações de alta pressão Fragilização por hidrogênio Tenacidade à fratura Método dos elementos finitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Armazenamento de hidrogênio em vasos de pressão | Fragilização por hidrogênio | integridade estrutural | Método dos Elementos Finitos | tenacidade à fratura | Transporte de hidrogênio por tubulações | Mecânica da Fratura e Caracterização de Materiais

Resumo

O hidrogênio verde possui um enorme potencial para se tornar um dos pilares centrais da transformação energética necessária para limitar os efeitos do aquecimento global. A incorporação do hidrogênio no sistema de produção energética também irá colaborar com a demanda de energia elétrica de fontes renováveis e, ainda, servir como armazenamento de energia de longo prazo. Consequentemente, a demanda crescente de hidrogênio como uma fonte energética de amplo espectro motivará de forma vigorosa esforços de P&D abrangendo a infraestrutura de produção e transporte às aplicações finais. Entretanto, um dos desafios-chave de uma economia baseada em hidrogênio é a garantia de operações seguras e se falhas da infraestrutura para produção e transporte, incluindo armazenamento e transporte de hidrogênio por meio de dutos e tubulações de alta pressão. Embora tubulações fabricadas em aços de alta resistência (por exemplo, aços grau API X70 ou X80) tenham um histórico de comprovado desempenho sob condições normais de serviço, elas são extremamente suscetíveis à degradação do material pela presença de hidrogênio na forma gasosa. Este projeto de pesquisa objetiva a abordagem dos tópicos críticos associados à avaliação robusta e acurada dos efeitos da fragilização por hidrogênio em materiais metálicos e, mais especificamente, o desenvolvimento de uma metodologia robusta e efetiva para avaliar e prever a resistência à fratura remanescente de aços de alta resistência e ligas de níquel afetadas pela fragilização induzida pelo hidrogênio. Os fundamentos para esta linha de investigação foram estabelecidos durante projetos colaborativos entre Prof. Diego. F. B. Sarzoza (investigador associado do Núcleo Avançado em Mecânica da Fratura e Integridade Estrutural - NAMEF - da Escola Politécnica da USP) e Prof. Marcelo Paredes (Department of Ocean Engineering, Texas A&M). Uma série de workshops tecnológicos organizados pela American Society of Mechanical Engineers (ASME) também identificaram o trincamento assistido por hidrogênio (hydrogen assisted cracking - HAC) como um dos problemas críticos associados à infraestrutura para armazenamento e transporte de hidrogênio por meio de dutos e tubulações de alta pressão. (AU)