Российские учёные изучили разрушительный эффект водорода на металлы в Арктике
Учёные из Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова (Якутск) и Института физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН (Якутск) провели исследование разрушительного воздействия водорода на металлические конструкции в условиях низких температур Арктики.
Полученные в ходе работ выводы коллектив представил на X Международной научно-технической конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (ГТС-2025). Издание «Интерфакс» сообщает, что учёные выявили серьёзную опасность, связанную с синергетическим эффектом низких температур и высокого содержания водорода в металле. Это особенно актуально для арктических и субарктических регионов, где эксплуатация металлических сооружений и трубопроводов в условиях экстремального холода неизбежна.
Специалисты разработали модель, описывающую данный процесс. Они подчёркивают, что комбинация холода и высокого содержания водорода в металле резко снижает его механические свойства — пластичность, вязкость и прочность. Высокопрочные стали, широко используемые в современной промышленности, оказываются наиболее уязвимы к водородному растрескиванию. Атомы водорода, проникая в кристаллическую решетку металла, вызывают микротрещины, которые со временем могут привести к катастрофическим последствиям, таким как разрушение конструкций и аварии.
В своей работе исследователи проанализировали факторы, влияющие на скорость и масштабы этого процесса, включая температуру, давление, концентрацию водорода и свойства самого металла. Разработанная ими модель позволяет прогнозировать вероятность возникновения водородного растрескивания в конкретных условиях эксплуатации и разрабатывать стратегии по минимизации рисков.
Параллельно с этим специалисты из ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ВНИИПО МЧС России и МГСУ отмечают, что технологии хранения и транспортировки водорода являются основным препятствием для широкого внедрения водородной энергетики. Водород может храниться в виде сжатого газа, жидкости или в составе различных химических соединений, таких как аммиак или метанол. Однако традиционные методы хранения и транспортировки водорода сопряжены с существенными трудностями и характеризуются высокой степенью опасности, значительными потерями водорода из-за его высокой летучести, а также чрезвычайно высокой материалоёмкостью. Способность водорода повышать хрупкость металла усугубляет проблему, увеличивая затраты на обеспечение безопасности и надёжности систем хранения и транспортировки.
По оценкам экспертов, практически все существующие способы транспортировки водорода приводят к удвоению его стоимости.