Tilbake til søkeresultatene

PETROMAKS2-Stort program petroleum

Hydrogen-induced degradation of offshore steels in ageing infrastructure - models for prevention and prediction (HIPP)

Alternativ tittel: Hydrogenindusert skade i aldrende offshore stålkonstruksjoner - modeller for reduksjon og prediksjon

Tildelt: kr 17,4 mill.

Aldrende infrastruktur i olje- og gassfelt i Nordsjøen, krever tiltak for levetidsforlengelse. Aldrende stålkonstruksjoner er utsatt for degraderingsmekanismer som korrosjon, utmatting og hydrogensprøhet. Forvaltning av denne infrastrukturen er viktig for å minimere skader på miljøet, samt å unngå unødvendige kostnader på grunn av nedetid og reparasjoner. Det er derfor nødvendig å implementere tiltak for å hindre degradering. Hydrogen kan ha dramatiske konsekvenser for materialegenskapene ettersom motstanden mot sprekker og brudd reduseres, såkalt hydrogensprøhet. Hydrogensprøhet initieres av mekanismer på nanometer-skala, og oppdages ofte ikke før lekkasje eller brudd oppstår. Brudd eller lekkasjer kan skje uten forvarsel og forårsake katastrofale hendelser for mennesker og miljø, samt gi store økonomiske tap. Gjennom et samarbeid mellom NTNU, SINTEF og UiO, er et multiskala modellerings- og verifikasjonsrammeverk for å beskrive innflytelsen av hydrogen på degradering av utvalgte materialer og korngrenser, blitt utviklet. På den eksperimentelle siden er det etablert et unikt nanoteknologibasert verktøy for å karakterisere hydrogensprøhet. Metoden er basert på testing av små mekaniske prøver på mikroskalanivå- under realistiske elektrokjemiske forhold. Med den nyetablerte eksperimentelle metoden, kan effekten av hydrogen og mikrostruktur på mekaniske egenskaper undersøkes svært lokalt. Den eksperimentelle metoden brukes også som verifikasjon av multiskala-modellen. Modelleringsrammeverket for hydrogensprøhet som er utviklet i HIPP-prosjektet inkluderer kvantemekaniske beregninger av dekohesjonsegenskaper på materialets korngrenser; molekylær dynamikk-simulering av deformasjonsmekanismer og plastisitet foran en sprekk, og finite element-simuleringer ved bruk av kohesiv sone-elementer. Ved hjelp av disse modellene, er vi nå bedre i stand til å forutsi den hydrogeninduserte degraderingen både i mikro- og makroskala. På utdanningssiden, vil det bli uteksaminert tre doktorgradsstudenter. Funnene og de grunnleggende forståelsene som er oppnådd i dette forskningsprosjektet er klare for å bli utvidet for å utvikle praktiske prosedyrer for levetidsforlengelse i offshore industri, og andre områder hvor hydrogensprøhet er en utfordring, som eksempelvis hydrogentransport og lagring.

Elemental hydrogen has dramatic consequences on material properties, especially by reducing the fracture toughness. Degradation by hydrogen initiates through mechanisms on the nano-scale, and is normally not detectable prior to the final leakage or compon ent fracture. Such incidents are sudden, and sometimes catastrophic failures occur, causing not only huge economic losses, but also irreversible human and environmental impacts. This project attacks the challenge of linking modelling of fundamental mechan isms on the nano-scale with finite element methods on higher scales. On the basis of existing knowledge and expertise on atomistic simulations, embrittlement mechanisms and fracture mechanics assessment, this project will provide a scientific platform for an integrated model that can assess hydrogen induced failures in offshore steel structures. In addition, to bridge the gap towards describing realistic situations under offshore and subsea working conditions of industrial relevance, experimental validati on is included as an integral part of the project. The project team consists of three complementary groups (NTNU Nanomechanical Lab, SINTEF Materials and Nanotechnology, and University of Oslo), of skilled and experienced scientists that join their effort s in order to realize a mechanism-based integrity assessment approach.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Budsjettformål:

PETROMAKS2-Stort program petroleum