Nede på norsk sokkel ligger det cirka 9000 kilometer med rørledninger som i dag transporterer oljen og naturgassen vi henter opp. Nå jobber SINTEF med å finne ut om det lar seg gjøre å transportere hydrogengass i disse rørene. Arbeidet skjer i forskningsprosjektet HyLINE.
– Rørledningene på norsk sokkel har en verdi på flere milliarder, om vi kan gjenbruke disse til transport av hydrogengass, eller en blanding av hydrogen- og naturgass, vil det være en stor kostnadsbesparelse når vi skal bli et fornybart samfunn, sier SINTEF-forsker Geir Langelandsvik.
En avansert testmaskin, som fysisk simulerer materialet i utsatte områder av rørledningene, hjelper nå forskerne i jakten på det verdifulle svaret.
Sikkerhet i høysetet
For å fastslå om det er mulig å gjenbruke rørledningene må forskerne undersøke hvor trygt det er å transportere hydrogen i disse. Da er det nødvendig å finne ut hvordan rørledningene reagerer i kontakt med hydrogengass. Den har nemlig helt andre egenskaper enn naturgass.
– Det er ikke gitt at rørledningene egner seg. Hydrogenet kan gjøre stålet i rørledningene sprøtt, såkalt hydrogensprøhet, som igjen kan gi sprekker og lekkasje. Sprukne rør på havets bunn vil bety produksjonsstans, reparasjon og utskifting, som er en svært kostbar affære. Derfor må vi vite om vi kan stole på rørledningene, eller om man må forsterke eller bytte dem ut, sier Langelandsvik.
Sprøheten i rørene avgjør
Men forskerne har tro på at det vil være mulig å gjenbruke naturgassrørledninger, men det krever streng kontroll på kvaliteten i rørledningene – de må klare å stå imot hydrogenets evne til å trenge seg inn i ørsmå sprekker og strukturer helt ned på nanonivå.
For å finne ut dette undersøker forskerne spesielt de delene av rørledningene som kan være utsatt for sprøhet, eksempelvis sveisene: I en vanlig sveis vil området man ønsker å undersøke være et tynt sjikt som er mindre enn en millimeter. Testing av slike materialer er vanskelig å undersøke og kan gi upålitelige resultater.
Forskerne ved SINTEF kan imidlertid omgå dette problemet med å bruke en såkalt termomekanisk testmaskin, en investering som forskningsstiftelsen har gjort sammen med NTNU.
En termomekanisk testmaskin kan simulere sveising med stor nøyaktighet. Her er forskningsingeniør Malin Lervåg i sving med jobben. Foto: SINTEF
– Maskinen har et lukket system hvor vi har full kontroll på temperaturer, tid og “knaing” av materialet samtidig. Her kan vi øke temperaturen til 1800 grader på et brøkdels sekund, strekke og komprimere materialet, og avkjøle det like raskt igjen, forteller forskningsingeniør Malin Lervåg.
I prosjektet brukes utstyret til å etterligne sveising på nye og gamle rør som har ligget på norsk sokkel i flere år. Gjennom en nøye kontrollert varmesyklus får man frem mikrostrukturen fra det tynne sjiktet over et større område.
– Dermed får vi helt nye forutsetninger for testing i hydrogenmiljø. Testmetoden gir oss viktige svar på hvordan materialegenskapene endrer seg i møte med hydrogen, forteller Lervåg.
Maskinen tester “alt”
Med full kontroll på temperatur og tid kan forskerne etterligne industriprosesser med svært høy effektivitet og presisjon. I tillegg gir metoden store besparelser sammenliknet med konvensjonelle testmetoder.
– Vi kan simulere mange metallurgiske prosesser, som sveising, valsing og støping. Det gir oss muligheten til å undersøke materialer som omgir oss overalt, som stål og aluminium, men også mer sofistikerte materialer. Nylig har vi undersøkt hvordan grafitt oppfører seg under strekk og høy temperatur, som er kunnskap ingen har hatt tidligere. Denne testmaskinen er virkelig en tusenkunstner, sier Langelandsvik.
Gamle rør og ny hydrogenkunnskap
Nå benyttes altså den termomekaniske simulatoren til å undersøke nye og gamle rør som har ligget på norsk sokkel i flere år. Resultatene fra forskningsarbeidet skal bedre forståelsen av hvordan hydrogen påvirker materialet i sveiseforbindelser.
– Prosjektet gir oss informasjon som kan brukes når man skal sette krav til gjenbruk av rørledninger. Resultatet blir en kunnskapsbase som vil gjøre det enklere for aktører som Gassco, Equinor og klassifiseringsselskap å vurdere gjenbruk.
Samtidig vil prosjektet gi oss mye informasjon om design, produksjon og bruk av nye offshore-rørledninger til hydrogentransport, forteller Langelandsvik.
– Vi kan knapt vente til fornybarsamfunnet kan ta dem i bruk.
