Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.)

У доповіді наведено найважливіші результати фундаментальних та прикладних досліджень, проведених у Фізико-механічному інституті імені Г.В. Карпенка НАН України і спрямованих на вирішення проблеми безпечного транспортування енергоносіїв, зокрема сумішей водню з природним газом, з використанням наяв...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Вісник НАН України
Date:	2024
Main Author:	Звірко, О.І.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2024
Subjects:	З кафедри Президії НАН України
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201720
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.) / О.І. Звірко // Вісник Національної академії наук України. — 2024. — № 1. — С. 41-48. — Бібліогр.: 23 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859822743380295680
author	Звірко, О.І.
author_facet	Звірко, О.І.
citation_txt	Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.) / О.І. Звірко // Вісник Національної академії наук України. — 2024. — № 1. — С. 41-48. — Бібліогр.: 23 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Вісник НАН України
description	У доповіді наведено найважливіші результати фундаментальних та прикладних досліджень, проведених у Фізико-механічному інституті імені Г.В. Карпенка НАН України і спрямованих на вирішення проблеми безпечного транспортування енергоносіїв, зокрема сумішей водню з природним газом, з використанням наявної газотранспортної мережі України. Напрацьовано методологію оцінювання технічного стану сталей тривало експлуатованих газопроводів з урахуванням деструктивного впливу транспортованого ними водню; встановлено умови та критерії їх безпечної експлуатації. The report presents the most important results of fundamental and applied research conducted at the Karpenko Physico- Mechanical Institute of the NAS of Ukraine and aimed at solving the problem of safe transportation of energy carriers, in particular mixtures of hydrogen with natural gas, using the existing gas transportation network of Ukraine. A methodology has been developed for assessing the technical condition of steels in long-term operated gas pipelines, accounting for the destructive effect of the hydrogen transported by them; the conditions and criteria for their safe operation have been established.
first_indexed	2025-12-07T15:26:47Z
format	Article
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2024, № 1 41 ПРОБЛЕМИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ТРАНСПОРТУВАННЯ СУМІШІ ЗЕЛЕНОГО ВОДНЮ ТА ПРИРОДНОГО ГАЗУ В КОНТЕКСТІ РОЗВИТКУ ВОДНЕВОЇ ЕНЕРГЕТИКИ УКРАЇНИ За матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 року У доповіді наведено найважливіші результати фундаментальних та при- кладних досліджень, проведених у Фізико-механічному інституті імені Г.В. Карпенка НАН України і спрямованих на вирішення проблеми безпеч- ного транспортування енергоносіїв, зокрема сумішей водню з природним газом, з використанням наявної газотранспортної мережі України. На- працьовано методологію оцінювання технічного стану сталей тривало експлуатованих газопроводів з урахуванням деструктивного впливу тран- спортованого ними водню; встановлено умови та критерії їх безпечної екс- плуатації. Ключові слова: сталь, трубопровід, водень, воднева крихкість, міцність, механічні властивості, тріщиностійкість, діагностика, неруйнівний елек- трохімічний метод. Останнім часом особливу увагу як науковців, так і суспільства загалом привертає розвиток водневої енергетики, яка є части- ною політики зеленого енергетичного переходу, спрямованої на досягнення кліматичної нейтральності та посилення енерге- тичної безпеки. Зелений водень поряд із відновлюваними дже- релами енергії є важливим чинником декарбонізації світової енергетики. Ще в 2019 р. одним з основних стратегічних пріоритетів Єв- росоюзу було визначено Європейський зелений курс (Europe- an Green Deal). Однак після широкомасштабної воєнної агресії РФ проти України перед енергетичним ринком Європи поста- ли серйозні виклики. Як відповідь на них у травні 2022 р. Євро- пейська комісія представила план REPowerEU, який дозволив різко зменшити споживання нафти та природного газу, а також диверсифікувати постачання енергоносіїв та збільшити вироб- ництво так званої чистої енергії. ЗВІРКО Ольга Іванівна — доктор технічних наук, професор, завідувач відділу діагностики корозійно-водневої деградації матеріалів Фізико- механічного інституту імені Г.В. Карпенка НАН України З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИНАН УКРАЇНИ doi: https://doi.org/10.15407/visn2024.01.041 42 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2024. (1) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Проблема розвитку водневої енергетики має різні аспекти. Один із них пов’язаний з тран- спортуванням водню. Загалом водневе паливо можна рентабельно транспортувати за допо- могою наявних трубопровідних систем. На сьогодні у світі експлуатують тисячі кілометрів водневих трубопроводів (найбільше в Європі та Північній Америці), однак наразі немає достат- ньо розвинутих національних водневих мереж. Тому, зважаючи на зростаючий попит на водень, розглядають можливість його транспортування вже наявними мережами газопроводів. Відповідно до Європейської водневої страте- гії (European hydrogen backbone), майже 70 % водневої інфраструктури до 2030 р. ґрунтува- тиметься на наявних газопроводах, а Україну визначено як пріоритетного партнера завдяки її потенціалу з виробництва «зеленого» водню та наявності інфраструктури, з’єднаної з інф- раструктурою Європейського Союзу. З огляду на це уряд України розробляє перспективні плани щодо створення водневої екосистеми — від виробництва до зберігання і транспорту- вання водню, виробленого з відновлюваних джерел енергії. Це питання увійшло до проєк- ту Плану відновлення України, розробленого Національною радою з відновлення України від наслідків війни1, а також проєкту Поста- нови Верховної Ради України про розвиток водневої енергетики2, який, зокрема, пропонує невідкладні заходи у сфері транспортування водню газовими мережами. Велика частка магістральних газопроводів України має значний термін експлуатації, що може призводити до зниження їх роботоздат- ності. Тому важливо оцінити можливість без- печного транспортування водню чи його сумі- шей з природним газом трубопроводами з тер- 1 Проєкт Плану відновлення України. Національна рада з відновлення України від наслідків війни: мате- ріали робочої групи «Енергетична безпека». Липень 2022 р. http://surl.li/dfwrr 2 Про розвиток водневої енергетики з метою забезпе- чення економічної та енергетичної безпеки України: проєкт Постанови Верховної Ради України від 02.12.2022 № 8258. https://itd.rada.gov.ua/billInfo/ Bills/Card/40968 міном експлуатації понад 30 років. Головними чинниками, які ускладнюють вирішення цієї проблеми, є експлуатаційна деградація труб- них сталей [1—8] та потенційно негативний вплив транспортованого водню на їх механічні властивості, посилення корозії та воднево-ме- ханічного руйнування [9—11]. Вчені Фізико-механічного інституту імені Г.В. Карпенка НАН України останнім часом широко проводять дослідження за цим на- прямом. При цьому ми враховуємо отриманий раніше у співпраці з оператором ГТС України досвід досліджень експлуатаційної деграда- ції сталей магістральних газопроводів та роль водню в цьому процесі, насамперед через його вплив на розвиток мікро- та макропошкодже- ності [2—8]. Саме пошкодженість є головною причиною зниження опору крихкому руйну- ванню сталей, що є найнебезпечнішим наслід- ком їх експлуатаційної деградації і найчастіше спричиняє неконтрольоване руйнування ма- гістральних трубопроводів. Запобігти цьому можна застосовуючи ефективні методи та за- соби діагностування поточного технічного ста- ну трубних сталей, а також методи оцінювання їх роботоздатності з урахуванням ступеня де- градації та експлуатаційних умов. У доповіді наведено напрацювання відділу діагностики корозійно-водневої деградації ма- теріалів Фізико-механічного інституту імені Г.В. Карпенка НАН України, отримані під час реалізації відомчої тематики НАН України, а також у дослідженнях, виконаних у рамках програми НАТО «Наука заради миру та без- пеки» (2016—2020 рр.), спільного українсько- індійського проєкту (2019—2021 рр.), проєкту департаменту освіти і науки Львівської облас- ної державної адміністрації (2023 р.) та ін. Зазначимо, що стан металу на різних ді- лянках трубопроводу може сильно різнитися, тому наголос зроблено на найбільш небезпеч- них проявах деградації металу. Ми показали, що під час транспортування природного газу метал труби може наводнюва- тися з боку внутрішньої поверхні на значних ділянках унаслідок корозійної взаємодії з кон- денсованою вологою [12]. Це прискорює екс- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2024, № 1 43 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ плуатаційну деградацію металу через розвиток пошкодженості [4, 6, 7]. Як наслідок, деградо- ваному металу властиві вища концентрація залишкового водню, нижчий опір крихкому руйнуванню (ударна в’язкість та тріщиностій- кість), а також вищий ступінь пошкодженості. Транспортування водню чи газоводневих сумі- шей очікувано посилюватиме наводнювання металу стінки труби і, відповідно, підвищува- тиме ризик руйнування. На основі виявлених закономірностей змі- ни механічних властивостей трубних сталей під час тривалої експлуатації та враховуючи роль водню в їх деградації, було виокремлено дві основні її стадії [3, 4, 6]: 1) стадія дефор- маційного старіння; 2) стадія розвитку розсія- ної пошкодженості. На першій стадії міцність і твердість збільшуються, а характеристики пластичності та опірності крихкому руйну- ванню знижуються (рис. 1). На другій стадії через накопичення пошкодженості міцність і твердість металу зменшуються. Метал до- сягає свого критичного структурно-механіч- ного стану і втрачає роботоздатність, зокрема характеристики опору крихкому руйнуван- ню — тріщиностійкість та ударна в’язкість — різко знижуються. Для коректного визначення пластичності металу рекомендовано врахову- вати його фактичний нетто-переріз, оскільки на показник відносного видовження істотно впливає розкриття множинних мікродефектів (рис. 1). При цьому водень інтенсифікує оби- дві стадії деградації. Відомо, що для реалізації деформаційного старіння необхідна пластична деформація ме- талу як джерело генерування дислокацій. Такі умови можуть скластися як при будівництві, так і під час експлуатації трубопроводів. Ми висунули гіпотезу про можливість реалізації на мікрорівні деформаційного старіння і без зо- внішнього механічного навантаження, якщо в процесі бере участь водень, оскільки він є дже- релом виникнення внутрішніх напружень через утворення високих тисків водню на мікрорівні і, відповідно, генерування дислокацій. Гіпотезу було підтверджено експериментально на ста- лі 17Г1С у стані постачання та після 36 років Рис. 1. Схема стадійності деградації феритно-перліт- них сталей: І — стадія деформаційного старіння; ІІ — стадія розвитку розсіяної пошкодженості експлуатації з використанням попереднього електролітичного наводнювання [13]. Із засто- суванням фрактографічного аналізу показано окрихчення металу в разі реалізації механізму деформаційного старіння, спричиненого ви- ключно воднем, який істотно підвищив схиль- ність сталі до водневого розтріскування. Газопровідна мережа України використовує труби різної міцності, і їх воднева деградація під час транспортування водню залежатиме від цього чинника. Ми з’ясували особливості механізму водневої деградації сталей залежно від їх міцності. Загалом вважають, що високо- міцні сталі чутливіші до дії водню через реалі- зацію декогезивного механізму. Він зумовлює розшарування певних структурних складових та мікророзтріскування. У низькоміцних ста- лях ми зафіксували утворення округлих пор (рис. 2), спричинене дією високого тиску вод- ню у водневих пастках, що приводить до ви- никнення внутрішніх напружень, співмірних з міцністю металу [14]. Отже, широкий діапазон міцності сталей, чутливих до водневої деградації, ми пов’язуємо з реалізацією різних механізмів розвитку по- шкодженості під дією водню: в низькоміцних сталях спочатку формуються воднево-дефор- маційні пори з трансформацією у мікроруй- нування за декогезивним механізмом, тоді як 44 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2024. (1) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ у високоміцних сталях декогезивний механізм домінує на всіх стадіях. На розвиток водневої пошкодженості труб- них сталей істотно впливає анізотропія [6, 15]. Внаслідок накопичення водню на межі поді- лу неметалевого включення та матриці по- слаблюється когезія між ними і формуються дефекти, які є ефективними пастками водню. В результаті реалізується механізм водневого мікророзшарування у напрямі вальцювання сталей. Це посилює анізотропію властивостей експлуатованих трубних сталей, особливо це стосується опору крихкому руйнуванню. За- значимо, що чинник анізотропії важливий не лише у зв’язку зі з’ясуванням механізму екс- плуатаційної пошкодженості, а й щодо вибо- ру методик випробувань експериментальних зразків для коректного оцінювання механічних характеристик. Ми виявили, що експлуатація сталей посилює анізотропію їх опору водневій крихкості. За допомогою фрактографічного аналізу було зафіксовано ознаки водневого окрихчення сталі — колонії мікророзшарувань від неметалевих включень (осередків їх заро- дження) та руйнування перетинок між ними крихким крізьзеренним відколом. Наведу інший приклад прояву анізотропії властивостей при дослідженні впливу водню на тріщиностійкість сталі, яка є чи не найваж- ливішою механічною характеристикою з огля- ду на ризик руйнування під дією водню. Ми виявили, що в наводненому радіальному зраз- ку тріщиностійкість експлуатованої впродовж 44 років сталі у 60 разів менша, ніж у танген- ціальному. Зазначимо, що для магістральних газопроводів створено певну нормативну базу, що регламентує механічні властивості трубних сталей. З огляду на їх експлуатаційну деграда- цію особливо важливими є характеристики опору крихкому руйнуванню, ударна в’язкість і рідше тріщиностійкість. Розглянутий розвиток пошкодженості на мікрорівні за участі водню може перейти на ма- крорівень як спричинене воднем макророзша- рування [6]. Останнім часом такі дефекти ви- являють у трубах магістральних газопроводів здебільшого на надземних ділянках. Розміри цих дефектів значно перевищують допусти- мі регламентними документами норми, однак вони не порушують герметичності труб. Їхнє виникнення пов’язали з наводнюванням металу з боку внутрішньої поверхні внаслідок електро- Рис. 2. Фракто- грами зразків сталі 17Г1С, випробу- ваних на ударну в’язкість: а — у вихідному стані; б — після 29 років експлуатації; в, г — після 40 років експлуатації на магістральних га- зопроводах ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2024, № 1 45 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Рис. 3. Залежність між експлуатаційними змінами ме- ханічних (KСVdeg/KСVin) та електрохімічних (Rp deg/ Rp in) параметрів для низьколегованих феритно-пер- літних трубних сталей хімічної корозії під дією конденсованої вологи з утворенням високого тиску молекулярного водню у порожнині, що свідчить про інтенсивне наводнювання металу з боку внутрішньої по- верхні. Цей вид руйнування газопроводів також необхідно враховувати в разі транспортування водню чи газоводневих сумішей. Розроблено спеціальну методику [16, 17], яка дає можливість досліджувати поведін- ку газоподібного водню в корозивному се- редовищі стосовно корозії, наводнювання та пошкодженості сталей і моделювати вплив транспортованого водню на корозію в шарі конденсованої вологи на внутрішній поверхні труби у реальних умовах. Було виявлено, що присутність газоподібного водню посилює як корозію, так і наводнювання трубної сталі, осо- бливо в експлуатованому стані [17]. На це слід зважати під час оцінювання ризику порушен- ня цілісності діючих газопроводів у разі тран- спортування ними водню. Це також вказує на доцільність перегляду нормативних вимог щодо максимально допустимої вологості тран- спортованого газу в бік її зниження. На сьогодні є достатньо розвинені неруйнів- ні методи виявлення макродефектів. Відомі та- кож методи неруйнівного контролю, що дають змогу прогнозувати базові механічні характе- ристики сталей, насамперед характеристики міцності. Однак неруйнівні методи оцінюван- ня опору металу крихкому чи корозійно-меха- нічному руйнуванню розвинені недостатньо. Ми запропонували принципово новий підхід до прогнозування механічних характеристик тривало експлуатованих трубних сталей, пе- редусім характеристик опору крихкому руй- нуванню, із застосуванням електрохімічного інструментарію [18—22]. Наукова основа під- ходу полягає в тому, що тривала експлуатація змінює не тільки механічні властивості сталей, що важливо для експлуатаційників, а й елек- трохімічні властивості, які можна визнача- ти на об’єкті в польових умовах. Наведені на рис. 3 дані свідчать про кореляцію між віднос- ними змінами електрохімічних та механічних характеристик сталей, спричиненими їх екс- плуатаційною деградацією. Ця кореляційна залежність дає змогу прогнозувати опір крих- кому руйнуванню металу за допомогою польо- вих електрохімічних вимірювань. Розроблений електрохімічний підхід до діа- гностування деградації сталей було розвинуто для проведення технічних експертиз експлу- атаційних руйнувань [21, 22]. Метод ґрунту- ється на використанні електрохімічних влас- тивостей поверхонь зламів як інформативних параметрів поточного стану експлуатованого металу. Його наукова основа полягає в тому, що експлуатаційна пошкодженість структур- но вибіркова і формується за участі мікро- структурних складових з найнижчим опором руйнуванню за певних експлуатаційних умов, наприклад під дією водню, що й визначає опір крихкому руйнуванню. Кореляційна залеж- ність між експлуатаційними змінами опору крихкому руйнуванню металу та електродного потенціалу його поверхні руйнування дає мож- ливість прогнозувати ударну в’язкість металу. З використанням неруйнівного електрохі- мічного методу можна також опосередковано оцінювати напружено-деформований стан ме- талу виявлених макророзшарувань трубних сталей [24]. Для цього необхідно контролю- вати в польових умовах електрохімічний стан поверхні труби з виявленим макродефектом. 46 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2024. (1) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Ми запропонували критерій небезпеки виходу макродефекту на поверхню над розшаруван- ням за рівнем посилення напружено-деформо- ваного стану на зовнішній поверхні труби. У співпраці з ТОВ «Нафтогазбудінформа- тика» на газорозподільних мережах було до- сліджено [9, 10] можливість наводнювання трубних сталей від газоподібного водню у разі його транспортування за умов, близьких до експлуатаційних. Для цього зразки витриму- вали впродовж 18 місяців у водні на полігоні під тиском 3 атм. Сталь після 50 років експлу- атації та її зварні з’єднання мали особливо низький опір крихкому руйнуванню. Виявле- но низку особливостей наводнювання сталей за тривалої витримки у водні на полігоні газо- розподільних мереж, зокрема значне зростан- ня концентрації водню в металі та зниження опору водневій крихкості, особливо для екс- плуатованого металу. Спостерігалося значне зниження тріщиностійкості для тривало екс- плуатованої сталі та її зварного з’єднання. Це вказує на важливість проведення подібних до- сліджень для оцінювання роботоздатності га- зопроводів. Розроблено методологію оцінювання ро- ботоздатності трубопроводів при транспор- туванні водню/газоводневих сумішей, що ґрунтується на критеріях експлуатаційного зниження опору сталей крихкому руйнуванню під дією водню, зокрема тріщиностійкості за методом J-інтеграла. На основі виявлених за- кономірностей впливу водню як зовнішнього (транспортованого), так і внутрішнього (аб- сорбованого металом) на деградацію сталей за- пропоновано процедуру проведення технічної експертизи лінійної частини газотранспортної системи України для обґрунтування безпеч- ного транспортування газоводневих сумішей. Вона передбачає вибіркові дослідження різних характерних ділянок трубопроводів за чутли- вими до водневої деградації сталей механічни- ми показниками та відповідними критеріями роботоздатності сталей. Зокрема, найчутли- вішою характеристикою є тріщиностійкість. Ґрунтуючись на результатах проведених до- сліджень, попередньо встановлено критерій за рівнем тріщиностійкості, за яким газові мережі можна вважати придатними до транспортуван- ня водню. Подібні критерії слід встановлювати і для інших показників стану металу, і вже тоді за комплексом таких показників приймати від- повідні рішення. Отже, тривала експлуатація газопроводів може спричинити високу чутливість трубних сталей до дії транспортованого водню, що зу- мовлено їх деградацією та розвитком пошко- дженості. Різним ділянкам газопровідної мере- жі властивий різний технічний стан. Тому для визначення потенціалу використання діючої газотранспортної системи України для тран- спортування водню/газоводневих сумішей та обґрунтування умов її безпечної експлуата- ції необхідно провести комплекс досліджень, який передбачає: • аналіз поточного технічного стану харак- терних ділянок газотранспортної системи на основі даних неруйнівного контролю, базових механічних властивостей та тріщиностійкості; • оцінювання впливу водню/газоводневих сумішей на механічну, корозійну та корозій- но-механічну поведінку трубних сталей різної міцності з урахуванням їх деградації; • оцінювання роботоздатності трубних ста- лей при транспортуванні водню/газоводне- вих сумішей на основі критеріїв досягнення металом критичного структурно-механічного стану; • визначення залишкового ресурсу газо- транспортної мережі з урахуванням деградації трубних сталей та ступеня наводнювання при транспортуванні водню/газоводневих сумішей. Зокрема, на розроблення методології оці- нювання роботоздатності трубних сталей при транспортуванні водню спрямовано проєкт Національного фонду досліджень України 2022.01/0099 «Розроблення методології оці- нювання роботоздатності існуючих газопрово- дів для підвищення стійкості функціонування енергетичної системи України при транспорту- ванні зеленого водню», який науковці відділу діагностики корозійно-водневої деградації Фі- зико-механічного інституту імені Г.В. Карпенка НАН України почали нещодавно виконувати. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2024, № 1 47 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ REFERENCES 1. Zvirko O.I. In-service degradation of structural steels (a survey). Materials Science. 2021. 57(3): 319. https://doi. org/10.1007/s11003-021-00547-w 2. Zvirko O., Mytsyk B., Nykyforchyn H., Tsyrulnyk O., Kost’ Ya. Application of the various methods for assessment of in-service degradation of pipeline steel. Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2023. 30(24): 5058. https:// doi.org/10.1080/15376494.2022.2111732 3. Zvirko O., Venhryniuk O., Nykyforchyn H. The effect of long-term operation on fatigue and corrosion fatigue crack growth in structural steels. Procedia Structural Integrity. 2023. 51: 24. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2023.10.062 4. Nykyforchyn H., Zvirko O., Dzioba I., Krechkovska H., Hredil M., Tsyrulnyk O., Student O., Lipiec S., Pala R. Assessment of operational degradation of pipeline steels. Materials. 2021. 14(12): 3247. https://doi.org/10.3390/ ma14123247 5. Bolzon G., Rivolta B., Nykyforchyn H., Zvirko O. Mechanical analysis at different scales of gas pipelines. Engineering Failure Analysis. 2018. 90: 434. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2018.04.008 6. Nykyforchyn H., Zvirko O., Tsyrulnyk O., Kret N. Analysis and mechanical properties characterization of operated gas main elbow with hydrogen assisted large-scale delamination. Engineering Failure Analysis. 2017. 82: 364. https:// doi.org/10.1016/j.engfailanal.2017.07.015 7. Nykyforchyn H., Tsyrulnyk O., Zvirko O., Hredil M. Role of hydrogen in operational degradation of pipeline steel. Procedia Structural Integrity. 2020. 28: 896. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.11.060 8. Zvirko O.I., Savula S.F., Tsependa V.M., Gabetta G., Nykyforchyn H.M. Stress corrosion cracking of gas pipeline steels of different strength. Procedia Structural Integrity. 2016. 2: 509. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2016.06.066 9. Nykyforchyn H., Unigovskyi L., Zvirko O., Tsyrulnyk O., Krechkovska H. Pipeline durability and integrity issues at hydrogen transport via natural gas distribution network. Procedia Structural Integrity. 2021. 33: 646. https://doi. org/10.1016/j.prostr.2021.10.071 10. Nykyforchyn H., Zvirko O., Hredil M., Krechkovska H., Tsyrulnyk O., Student O., Unigovskyi L. Methodology of hydrogen embrittlement study of long-term operated natural gas distribution pipeline steels caused by hydrogen transport. Frattura ed Integrità Strutturale. 2022. 16(59): 396. https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.59.26 11. Nykyforchyn H., Unigovskyi L., Zvirko O., Hredil M., Krechkovska H., Student O., Tsyrulnyk O. Susceptibility of carbon pipeline steels operated in natural gas distribution network to hydrogen-induced cracking. Procedia Structur- al Integrity. 2022. 36: 306. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.039 12. Tsyrulnyk O.T., Slobodyan Z.V., Zvirko O.I., Hredil’ M.I., Nykyforchyn H.M., Gabetta G. Influence of operation of Kh52 steel on corrosion processes in a model solution of gas condensate. Materials Science. 2008. 44(5): 619. https:// doi.org/10.1007/s11003-009-9138-y 13. Zvirko O., Nykyforchyn H., Tsyrulnyk O., Hredil M., Venhryniuk O., Krechkovska H., Student O. Role of hydrogen in strain aging of ferritic/pearlitic low alloy steel under long-term operation. In: HighMatTech-2023: Proc. 8th Int. Sci. Conf. (October 2—6, 2023, Kyiv, Ukraine). 14. Zvirko O.I., Hredil M.I., Tsyrulnyk O.T., Student O.Z., Nykyforchyn H.M. Mechanism of development of damages of low-strength pipe steel due to hydrogenation under operation. Physicochemical Mechanics of Materials. 2023. 59(3): 54—59. 15. Zvirko O. Anisotropy of hydrogen embrittlement in ferrite-pearlitic steel considering operational degradation. Pro- cedia Structural Integrity. 2022. 42: 522. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.12.066 16. Patent of Ukraine No. 153951. Zvirko O.I., Hredil M.I., Solovei P.R., Vengryniuk O.I., Tsyrulnyk O.T. Electrochemi- cal method of investigating the effect of gaseous hydrogen on electrode reactions and hydrogen charging of a steel in an aqueous environment. Publ. 20.09.2023. 17. Zvirkо О.І., Hredil М.І., Tsyrulnyk O.T., Venhryniuk О.І., Nykyforchyn H.M. A method for assessing the influence of gaseous hydrogen on corrosion and hydrogenation of steels. Physicochemical Mechanics of Materials. 2023. 59(5): 10—17. 18. Patent of Ukraine No. 127309. Zvirko O.I., Nykyforchyn H.M., Tsyrulnyk O.T., Krechkovska H.V., Hredil M.I. The electrochemical method of diagnostics of operational degradation of mechanical properties of structural steels. Publ. 25.07.2018. 19. Zvirko O., Nykyforchyn H., Tsyrulnyk O. Evaluation of impact toughness of gas pipeline steels under operation using electrochemical method. Procedia Structural Integrity. 2019. 22: 299. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.01.038 20. Nykyforchyn H., Tsyrulnyk O., Zvirko O., Krechkovska H. Non-destructive evaluation of brittle fracture resistance of operated gas pipeline steel using electrochemical fracture surface analysis. Engineering Failure Analysis. 2019. 104: 617. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.06.037 48 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2024. (1) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ 21. Zvirko O., Tsyrulnyk O. Non-destructive electrochemical evaluation of pipeline degradation. In: Assessment and Fail- ure Prevention of Pipeline Systems. Lecture Notes in Civil Engineering. Vol. 102. Springer, Cham, 2021. Р. 31—44. https://doi.org/10.1007/978-3-030-58073-5_3 22. Zvirko O., Tsyrulnyk O., Nykyforchyn H. Non-destructive evaluation of operated pipeline steels state taking into account their degradation stage. Procedia Structural Integrity. 2020. 26: 219—224. https://doi.org/10.1016/j.pros- tr.2020.06.025 23. Zvirko O.I., Mytsyk A.B., Tsyrulnyk O.T., Gabetta G., Nykyforchyn H.M. Corrosion degradation of steel of an elbow of gas pipeline with large-scale delamination after long-term operation. Materials Science. 2017, 52(6): 861. https:// doi.org/10.1007/s11003-017-0032-8 Olha I. Zvirko Karpenko Physico-Mechanical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6973-6804 PROBLEMS AND PROSPECTS OF TRANSPORTING A MIXTURE OF GREEN HYDROGEN AND NATURAL GAS IN THE CONTEXT OF THE DEVELOPMENT OF HYDROGEN ENERGY IN UKRAINE According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, November 1, 2023 The report presents the most important results of fundamental and applied research conducted at the Karpenko Physico- Mechanical Institute of the NAS of Ukraine and aimed at solving the problem of safe transportation of energy carriers, in particular mixtures of hydrogen with natural gas, using the existing gas transportation network of Ukraine. A methodol- ogy has been developed for assessing the technical condition of steels in long-term operated gas pipelines, accounting for the destructive effect of the hydrogen transported by them; the conditions and criteria for their safe operation have been established. Keywords: steel, pipeline, hydrogen, hydrogen embrittlement, strength, mechanical properties, crack resistance, diag- nostics, non-destructive electrochemical method. Cite this article: Zvirko O.I. Problems and prospects of transporting a mixture of green hydrogen and natural gas in the context of the development of hydrogen energy in Ukraine. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2024. (1): 41—48. https://doi. org/10.15407/visn2024.01.041
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-201720
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1027-3239
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T15:26:47Z
publishDate	2024
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format	dspace
spelling	Звірко, О.І. 2025-01-29T16:51:04Z 2025-01-29T16:51:04Z 2024 Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.) / О.І. Звірко // Вісник Національної академії наук України. — 2024. — № 1. — С. 41-48. — Бібліогр.: 23 назв. — укр. 1027-3239 DOI: doi.org/10.15407/visn2024.01.041 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201720 У доповіді наведено найважливіші результати фундаментальних та прикладних досліджень, проведених у Фізико-механічному інституті імені Г.В. Карпенка НАН України і спрямованих на вирішення проблеми безпечного транспортування енергоносіїв, зокрема сумішей водню з природним газом, з використанням наявної газотранспортної мережі України. Напрацьовано методологію оцінювання технічного стану сталей тривало експлуатованих газопроводів з урахуванням деструктивного впливу транспортованого ними водню; встановлено умови та критерії їх безпечної експлуатації. The report presents the most important results of fundamental and applied research conducted at the Karpenko Physico- Mechanical Institute of the NAS of Ukraine and aimed at solving the problem of safe transportation of energy carriers, in particular mixtures of hydrogen with natural gas, using the existing gas transportation network of Ukraine. A methodology has been developed for assessing the technical condition of steels in long-term operated gas pipelines, accounting for the destructive effect of the hydrogen transported by them; the conditions and criteria for their safe operation have been established. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України З кафедри Президії НАН України Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.) Problems and prospects of transporting a mixture of green hydrogen and natural gas in the context of the development of hydrogen energy in Ukraine (According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, November 1, 2023) Article published earlier
spellingShingle	Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.) Звірко, О.І. З кафедри Президії НАН України
title	Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.)
title_alt	Problems and prospects of transporting a mixture of green hydrogen and natural gas in the context of the development of hydrogen energy in Ukraine (According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, November 1, 2023)
title_full	Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.)
title_fullStr	Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.)
title_full_unstemmed	Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.)
title_short	Проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики України (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 1 листопада 2023 р.)
title_sort	проблеми та перспективи транспортування суміші зеленого водню та природного газу в контексті розвитку водневої енергетики україни (за матеріалами доповіді на засіданні президії нан україни 1 листопада 2023 р.)
topic	З кафедри Президії НАН України
topic_facet	З кафедри Президії НАН України
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201720
work_keys_str_mv	AT zvírkooí problemitaperspektivitransportuvannâsumíšízelenogovodnûtaprirodnogogazuvkontekstírozvitkuvodnevoíenergetikiukraínizamateríalamidopovídínazasídanníprezidíínanukraíni1listopada2023r AT zvírkooí problemsandprospectsoftransportingamixtureofgreenhydrogenandnaturalgasinthecontextofthedevelopmentofhydrogenenergyinukraineaccordingtothematerialsofscientificreportatthemeetingofthepresidiumofnasofukrainenovember12023

Institution

Similar Items