Diffusione di idrogeno in acciai per pipeline

Nel corso di questa ricerca è stato misurato il coefficiente di diffusione di idrogeno degli acciai API 5L X65 ed F22 e si è indagata la presenza di siti “trappola” al loro interno. Sono state effettuate delle prove preliminari di caratterizzazione elettrochimica del comportamento catodico degli acciai in una soluzione acetica (CH3COOH 0.4 mol L-1 + CH3COONa 0.2 mol L-1) e del loro comportamento anodico in NaOH 0.1 mol L-1. I test di permeazione di H sono stati eseguiti con l’utilizzo di una cella di Devanathan-Stachursky modificata; nello comparto polarizzato catodicamente è stata utilizzata come elettrolita la soluzione acetica precedentemente descritta mentre, nello scomparto polarizzato anodicamente, è stata impiegata NaOH 0.1-0.2 mol L-1. Le prove sperimentali sono state svolte cambiando diverse variabili: spessore dei campioni, temperatura degli elettroliti, concentrazione dell’elettrolita anodico, portata della pompa peristaltica, polarizzazione galvanostatica o potenziostatica della superficie esposta allo scomparto catodico. I risultati ottenuti mostrano che l’apparato sperimentale utilizzato è affidabile e sufficientemente preciso. I coefficienti di diffusione calcolati per i due acciai si aggirano attorno ai 2 10-11 m2 s-1, in accordo con quanto riportato in letteratura. Le tecniche di calcolo dei coefficienti del time breakthrough, del time lag e di Laplace (Laplace slope) sono risultate efficaci e precise; le tecniche di Fourier e Laplace (Laplace constant) invece non hanno portato all’ottenimento di risultati accettabili. L’analisi della presenza di siti “trappola”, svolta attraverso il confronto tra prima e seconda curva di permeazione sperimentale e il confronto tra curve di desorbimento di H sperimentale e teorica, ha evidenziato l’assenza di siti in grado di intrappolare l’idrogeno in maniera irreversibile. Tuttavia si è osservata una minima ma prevedibile presenza di siti trappola ad energia minore.