La creciente importancia de la detección de grietas axiales en tuberías de hidrógeno y CO₂

Dado que se prevé que las redes de tuberías de hidrógeno y dióxido de carbono se amplíen para respaldar los objetivos de transición energética, la detección de grietas axiales se está convirtiendo en uno de los aspectos más críticos de la gestión de la integridad de las tuberías. El cambio del transporte de gas natural convencional al transporte de combustibles futuros introduce nuevos comportamientos de los materiales, regímenes operativos y perfiles de riesgo. Las recientes investigaciones del sector y la experiencia sobre el terreno revelan una tendencia clara: la detección precisa, temprana y sensible de las grietas axiales es esencial para permitir el transporte seguro y a gran escala de hidrógeno y dióxido de carbono.

Debido a estas condiciones cambiantes, las tecnologías de inspección deben detectar Anomalías del tipo «Grieta» cada vez más pequeñas y sutiles. Tecnologías como las pruebas ultrasónicas (UT) y los transductores acústicos electromagnéticos (EMAT) desempeñarán un papel fundamental en este sentido. Cada tecnología tiene ventajas distintas en función de sus principios físicos, su entorno de aplicación y sus características de sensibilidad.

Descripción general de la tecnología: Por qué es importante la sensibilidad

Las tecnologías UT y EMAT son métodos reconocidos para inspeccionar tuberías, pero sus principios operativos dan lugar a diferencias que cobran especial relevancia cuando se tienen en cuenta las exigencias cada vez mayores que se imponen a las infraestructuras de tuberías. La tecnología UT se basa en la transmisión de ondas ultrasónicas a través de un medio de acoplamiento líquido para permitir mediciones precisas del espesor de las paredes y una caracterización detallada de las grietas, lo que la convierte en un método importante y ampliamente fiable para la detección de grietas. Sin embargo, la dependencia de un medio de acoplamiento introduce limitaciones para las tuberías de hidrógeno y CO₂, que no pueden llenarse total o parcialmente con un líquido. Esto aumenta considerablemente la complejidad operativa de una inspección UT en una tubería.

Por otro lado, la EMAT induce ondas ultrasónicas directamente en la pared de la tubería, sin necesidad de acoplamiento líquido. Esto le permite funcionar de forma fiable en tuberías de gas, independientemente de si se trata de gas natural, hidrógeno o CO₂. La EMAT también puede detectar el desprendimiento del revestimiento, lo que proporciona una visión más amplia del estado de la tubería. Los recientes avances en la tecnología EMAT han mejorado la sensibilidad, aumentado la cobertura de los sensores y reforzado las probabilidades de detección, lo que hace que la EMAT se adapte especialmente bien a los nuevos requisitos de las tuberías de hidrógeno y CO₂.

Tuberías de hidrógeno: mayores requisitos de sensibilidad

El hidrógeno altera fundamentalmente la fiabilidad estructural de las tuberías de acero. Su efecto fragilizante reduce la ductilidad, disminuye la resistencia a la fractura y acelera el crecimiento de grietas por fatiga. Esto significa que las grietas pequeñas y superficiales que no serían motivo de gran preocupación en el servicio de gas natural pueden llegar a ser críticas en el servicio de hidrógeno, especialmente si hay ciclos de presión.

El reciente desarrollo del EMAT-C Ultra incluye una mayor cobertura del sensor, dos trayectorias de sonido en sentido horario y antihorario, y mejoras en la calidad de la señal en comparación con los sistemas EMAT existentes. Estas mejoras, en conjunto, contribuyen a una mayor fiabilidad en la detección de agrietamientos axiales, incluida la capacidad de detectar características relativamente pequeñas en el cuerpo de la tubería.

Este nivel de sensibilidad respalda directamente las evaluaciones críticas de ingeniería (ECA) específicas para el hidrógeno, en las que las dimensiones aceptables de los defectos suelen ser menores que en las operaciones con gas natural. En consecuencia, la reconversión al hidrógeno exige una caracterización más precisa de las Anomalías y una mejor comprensión del comportamiento de los materiales bajo la exposición al hidrógeno.

En todo el sector se llega a una conclusión coincidente: el servicio con hidrógeno requiere la detección de defectos axiales más pequeños que en las aplicaciones anteriores de Tuberías, lo que hace que las inspecciones avanzadas basadas en EMAT sean cada vez más importantes.

Tuberías de CO₂: gestión de los riesgos de propagación rápida de grietas

El transporte de CO₂ a través de tuberías plantea una serie de retos diferentes en cuanto a la mecánica de fracturas, especialmente cuando se opera en fase densa. A diferencia del hidrógeno, que suscita preocupaciones en torno a la fragilidad, las características de descompresión del CO₂ pueden favorecer la propagación rápida de grietas a partir de defectos axiales, si no se mitigan adecuadamente.

El transporte de CO₂ a alta presión requiere programas de inspección proactivos y de alta resolución. La expansión segura de la red depende de procesos exhaustivos de inspección en línea (ILI) que puedan identificar las grietas axiales antes de que se conviertan en grietas críticas, especialmente dada la sensibilidad del CO₂ a las fugas y las consideraciones asociadas de seguridad pública y medioambientales.

En este contexto, la detección de grietas axiales no es solo una preocupación de Ingeniería, sino un elemento fundamental para la confianza pública y el cumplimiento normativo en las futuras redes CCUS.

Estrategia de inspección en tuberías reutilizadas

Se prevé que la transición hacia los combustibles del futuro dependerá en gran medida de la reutilización de la infraestructura de gas natural. Esto aumenta significativamente la relevancia de las propiedades de los materiales heredados, las condiciones de soldadura y las poblaciones de Anomalías registradas.

Los marcos de reutilización hacen hincapié en que:

• Las anomalías planas (axiales) se convierten en factores críticos de evaluación cuando las tuberías pasan del gas natural al hidrógeno.
• Es necesario verificar las propiedades del material de hidrógeno (MPV) y actualizar las pruebas de resistencia para evaluar y detectar adecuadamente las grietas.

Estos puntos refuerzan la idea de que la detección de grietas axiales implica algo más que la simple identificación de características; también permite tomar decisiones más precisas y basadas en datos sobre la integridad a lo largo de los proyectos de reutilización.

Hacia un paradigma de detección de grietas para múltiples combustibles

En las aplicaciones de tuberías de hidrógeno y CO₂, hay tres temas que aparecen constantemente en los trabajos técnicos recientes:

1. Las grietas axiales suponen una amenaza común para la integridad de las futuras tuberías de combustible.
   El hidrógeno aumenta la sensibilidad de los materiales a las pequeñas grietas, mientras que el CO₂ aumenta las consecuencias de la propagación de las grietas. Ambos requieren estrategias de inspección de grietas específicas.
2. Las tecnologías EMAT avanzadas se están convirtiendo en fundamentales para gestionar las anomalías planas.
   Los desarrollos de EMAT-C Ultra demuestran una mayor sensibilidad, fiabilidad y compatibilidad con la inspección de gas seco, atributos críticos para las operaciones de tuberías de hidrógeno y CO₂.
3. La calidad de los datos y los marcos de verificación son cada vez más importantes.
   Las bases de datos de Anomalías verificadas sobre el terreno, las metodologías actualizadas de verificación de las propiedades de los materiales y los protocolos de ensayo específicos para el hidrógeno garantizan evaluaciones precisas basadas en los resultados de la detección de grietas.

Estos avances sugieren que la detección de grietas axiales será una de las capacidades definitorias que permitirán la expansión segura de las redes de tuberías de hidrógeno y CO₂.