لوله های فولادی جدید برای انتقال سوختهای جدید کانون نواوری صنعت فولاد

پیتر فریتی17 فوریه 2021

از لحاظ تاریخی ، فولاد عنصری است که برای طیف گسترده دیگر تولید کنندگان زمینه را فراهم کرده و تولید مجموعه ای از کالاهای بادوام را امکان پذیر می کند. بدیهی است که تمایل به پذیرش فناوری و نوآوری به تقویت سنگر فولاد در بسیاری از صنایع دامن زده است. این امر در توسعه مداوم گریدهای مواد جدید برای ارائه قابلیت های جدید و تأمین نیازهای روند رو به رشد بازار بیشتر مورد توجه است.

در سال های اخیر ، هیچ گرایش دیگری در بازار به عنوان فضای انرژی در حال پیشرفت ، مهمترین عامل محرک در صنعت نبوده است.

دکترMurali Manohar ،  مسئول انرژی و محصولات زیرساختی در ArcelorMittal Global R&D – شیکاگو شرقی ، توضیح می دهد که در تمامی جاهای دنیا توجه به اقتصاد کربن پایین تر تغییر می کند. او می گوید: “از نظر سوخت ، یک حرکت یا پیشرفت جهانی ازمصرف  زغال سنگ و نفت به سوی گاز طبیعی و در نهایت هیدروژن وجود دارد.” “گرم شدن کره زمین و اسیدی شدن اقیانوس ها ما را مجبور می کند تا به کاهش انتشار CO2 و در نتیجه اثر کربن بپردازیم.”

برای تولیدکنندگان فولاد این روند به معنای نیاز فزاینده به برخی تغییرات معنادار است. او می گوید: “ما به عنوان یک صنعت ، مقدار زیادی دی اکسید کربن در جو منتشر می کنیم.” “با چنین اثر کربن بالا ، ما باید کشف کنیم که چه کاری می توانیم برای کاهش سهم خود در انتشار CO2 انجام دهیم. چه کاری می توانیم در کارخانه ها انجام دهیم تا اطمینان حاصل کنیم که کربن زیادی تولید نمی کنیم؟ یا اگر می کنیم ، می توانیم آن را جذب کنیم و به جای رهاسازی در جو ، برای چیز دیگری استفاده کنیم. همین سطح CO2 در جو است که باعث مشکلات فعلی گرم شدن کره زمین و اسیدی شدن اقیانوس ها می شود. “

رویکرد HYBRIT

در سطح جهانی ، ارائه دهندگان فولاد نیاز به رویکردهای نوآورانه را برای رسیدگی به اثر تولید کربن  صنعت تشخیص می دهند. به طور خاص ، کربن زدایی کانون اصلی ابتکار HYBRIT ، یک گروه نوآوری متمرکز در باره آینده است که در سال 2016 توسط SSAB ، LKAB و Vattenfall آغاز به کار کرده است.

هدف SSAB این است که اولین شرکت فولاد در جهان باشد که در سال 2026 فولاد بدون مصرف سوخت فسیلی را به بازار عرضه می کند و تا سال 2045 عملا سوخت فسیلی ندارد. طبق اهداف اعلام شده ، SSAB قصد دارد زغال کک ، که به طور سنتی برای ساخت فولاد بر پایه سنگ معدن مورد نیاز است،را  با برق ناشی از سوخت فسیلی و هیدروژن جایگزین کند .

در حال حاضر ، ساخت آهن حدود 90٪ از انتشار دی اکسید کربن SSAB را تشکیل می دهد. “مطالعه ترجیحی Energy4HYBRIT و برنامه های پیگیری برنامه ریزی شده بر اساس آن بر 10٪ انتشار دی اکسید کربن پس از کاهش سنگ آهن باقی مانده است که از دیگر مراحل تولید فولاد غیر از آهن است.

همانطور که کل جهان بیشتر به سمت هیدروژن حرکت می کند ، تعهد به نوآوری کلیدی خواهد بود. منوهار توضیح می دهد ،که فرصت های مهیجی برای راه حل های جدید فولادی ایجاد شده است. وی می گوید: “لوله ها در انتقال منابع سوختی كه از نفت به گاز طبیعی و در نهایت هیدروژن تبدیل می شوند ، یك قسمت مهم هستند.” “ابتکاراتی وجود دارد که اکنون در حال بررسی این مسئله هستند که آیا می توانیم زیرساخت های لوله های موجود را برای حمل هیدروژن تبدیل کنیم.”

منوهار ادامه می دهد ، “ما می دانیم که هنوز آماده نیستیم. ممکن است دریابیم که به لوله های جدیدی احتیاج داریم یا در بعضی موارد ممکن است بتوانیم مخلوط هایی مانند 10٪ هیدروژن و 90٪ گاز طبیعی را حمل کنیم. در حالی که لوله های خطوط امروزه به طور قابل توجهی قوی تر از لوله ای است که جایگزین آن می شود ، تکامل مداوم مجموعه ای از فرصت های جدید برای فولاد را به وجود می آورد ، خواه یک درجه متفاوت باشد ، یا نیاز به خواص تمیز کننده یا سخت تر باشد. ما به عنوان مبتکران دائمی ، باید ببینیم که چگونه از فولاد به عنوان فعال کننده این انتقال استفاده کنیم. “

البته ، حرکت نهایی به سمت هیدروژن یا تجدیدپذیرها (خورشیدی ، بادی ، سوخت های زیستی و غیره) طولانی مدت است و صنعت برای تولید راه حل های سطح متوسط ​​به سازندگان فولاد روی خواهد آورد. “این امکانات جالبی را به وجود می آورد. در حال حاضر هیچ یک از این انرژی های تجدیدپذیر در مقایسه با سوخت های فسیلی فعلی مقرون به صرفه نیستند ، اما حتی با وجود اثر کربن ، گاز طبیعی می تواند یک انتقال مناسب باشد ، زیرا باعث کاهش انتشار CO2 در جو می شود. “

تحقیقات انجام شده توسط تیم Manohar در آزمایشگاه نوآوری East Chicago برخی از قابلیت های منحصر به فرد را برای تجارت لوله ArcelorMittal فراهم کرده است – به ویژه از آنجا که زیرساخت های انرژی به یک اولویت قوی تر تبدیل می شوند ، بسیار مهم است. روند مداوم ArcelorMittal را بر آن داشته است تا در قابلیت های جدید سرمایه گذاری کند تا فرم بهتری را فراهم کند و لوله ای را که تولید می کند به ویژه برای بازار انرژی آزمایش کند. بازاری که ثبات محصول در آن بسیار مهم است.

“هنگامی که لوله به کار می رود ، خصوصیات کاملاً متفاوت آن  از جمله خصوصیاتی است که در یک کارخانه فولاد اندازه گیری می شود. خواه از صفحه یا کویل شروع شود ، خصوصیات مواد با پیشرفت روند شکل گیری تغییر می کنند. ” “قابلیت های جدید ما این امکان را به ما می دهد تا با دقت بیشتری تغییر خصوصیات را در کل مراحل دنبال کنیم.”

به گفته منوهار ، این واقعیت وجود دارد که هر شرکت لوله ها را به روش های کمی متفاوت نورد  و آزمایش می کند. وی می گوید: “به عنوان مثال ، ما چند سال پیش یک پروژه مشترک صنعتی داشتیم ، که همان لوله را به قطعات مختلف برش داده و به آزمایشگاههای مختلف آزمایش فرستادند. هر آزمایشگاه برای مقاومت تعداد متفاوتی را ارائه داد.” “همه موافقت کردند که در این تست ورق مسطح تنوع بیش از حد وجود دارد ، اما هیچ کس حاضر به انجام کاری در این زمینه نبود.”

واقعیت جدید:

منوهار توضیح می دهد: با  نزدیک شدن مصرف برق و اقتصادی شدن مصرف هیدروژن ، تمایز بین بسیاری از صنایع ارائه دهنده فولاد مشکل است. “آیا دکل های بادی انرژی تحت تاثیر قرار می گیرند؟ و هنگامی که ایستگاه های سوخت هیدروژن شروع به تحقق می کنند ، صنعت خودرو و انرژی است که تحول پیدا می کند. “

صرف نظر از پاسخ این سولات ، ارائه دهندگان فولاد در نهایت باید نوآور باشند. منوهار می گوید: “این واقعاً مربوط به آینده نیست ، از قبل شروع شده است.” “موضوع فقط پاسخ به این سوال است که چه مدت زودتر سازگار می شویم و با در تشدید گرم شدن کره زمین تا چه مدت می توانیم تأخیر داشته باشیم.”