Les connexions premium VAM® SLIJ-3 validées avec succès pour les applications hydrogène
L’équipe R&D de Vallourec, basée au Centre de Recherche Vallourec d’Aulnoye-Aymeries (France), a récemment mené une série de tests rigoureux sur les connexions VAM® SLIJ-3 revêtues de CLEANWELL® pour les applications de stockage d’hydrogène. Désormais validées jusqu’à un diamètre de 16 pouces pour une utilisation dans les cavités salines souterraines, ainsi que pour la solution Delphy de Vallourec, les connexions VAM® SLIJ-3 viennent enrichir le portefeuille de Vallourec® New Energies.
Avec la croissance de l’hydrogène en tant qu’énergie alternative, les fournisseurs d’énergies renouvelables utilisent de plus en plus les cavités salines pour le stockage. « Nous avons observé une tendance vers des puits de plus grande capacité, qui permettent une lixiviation plus rapide des nouvelles cavités », explique Harold Evin, Directeur CCS & Hydrogène Tubulaires. « Une fois qu’un tel puits est opérationnel, l’hydrogène peut être injecté et retiré beaucoup plus rapidement. Cela nécessite des tubes de plus grand diamètre qui peuvent toutefois résister à des pressions considérables et à d’importantes variations de température. »
« Jusqu’à présent, nos connexions premium VAM® 21 13 3/8’’ étaient le diamètre maximum que nous avions qualifié pour une utilisation dans le stockage de l’hydrogène,» explique Justine Bernard, responsable technique du stockage de l’hydrogène chez Vallourec. « Notre nouvel objectif était de qualifier nos connexions VAM® SLIJ-3 jusqu’à 16’’ pour une utilisation dans les cavités salines, ainsi qu’avec notre système de stockage d’hydrogène Delphy. »
Mise en place du test
VAM® SLIJ-3 est la dernière génération de connexions intégrales premium proposée par Vallourec, qui offre des performances de haut niveau et un design affiné. « VAM® SLIJ-3 est adapté aux conditions les plus critiques et est devenu, depuis plusieurs années, incontournable dans les puits à haute température/haute pression du Golfe du Mexique,» déclare Ayoub Mansouri, Ingénieur R&D chez Vallourec. « Cependant, les applications de stockage de l’hydrogène requièrent un ensemble de protocoles totalement différents, ce qui implique des paramètres de test rigoureux. »
En raison de la taille réduite de la molécule d’hydrogène, le défi consiste à s’assurer que les connexions sont suffisamment étanches pour empêcher toute fuite, quelles que soient les conditions environnementales auxquelles elles sont confrontées sur le site. « Dans notre centre d’essais, nous avons mis en place des protocoles avancés en termes de température, de cycles de pression, de compression et autres, » explique Ayoub.
L’objectif premier des essais réalisés dans nos installations est de couvrir tous les scénarios possibles auxquels les connexions peuvent être confrontées dans leurs applications réelles.
Nous essayons toujours de repousser les limites lorsque nous évaluons les performances de nos connexions premium dans des situations où nos produits pourraient être utilisés. Nous disposons de bancs d'essai extrêmement perfectionnés et, en fait, nous voulons réaliser des essais, qui vont au-delà de ce qui est observé dans les environnements opérationnels. S'il n'y a pas de fuite dans notre centre d’essais, il n'y aura pas de fuite sur le terrain.
Amener les tests à un autre niveau
Les connexions ont été testées au cours de cinq phases clés :
La phase 1, la plus longue, a comporté plus de 10 000 cycles de pression interne entre 450 et 500 bars, à 5 % d’hydrogène et 95 % d’azote.
La phase 2 s’est concentrée sur les variations de température et de pression interne représentant les variations saisonnières du stockage. Elle a soumis les connexions à des tests allant de 4° C, la température la plus basse pouvant être atteinte dans une cavité saline, à 180° C. Cette phase s’est avérée difficile, car elle a poussé l’équipe à adapter ses méthodes et son équipement pour atteindre les températures souhaitées dans un temps de cycle adéquat pour effectuer le test.
La phase 3 a permis d’évaluer la résistance à la courbure, en testant la connexion aux limites de l’enveloppe de Von Mises pour la tension et la compression sous une contrainte de flexion.
La phase 4 a permis de vérifier l’étanchéité à la pression interne maximale (749 bars), jusqu’à 95 % de la limite d’élasticité de la conduite.
La phase 5 a permis d’effectuer un contrôle à l’hydrogène pur à une pression interne de 100 % d’hydrogène et à 475 bars. Cette dernière phase a confirmé la représentativité des essais réalisés avec le mélange 5 % d’hydrogène / 95 % d’azote et de valider définitivement que les contraintes combinées des phases 1 à 4 ne compromettaient pas les performances de la connexion. Pour cette dernière vérification, Vallourec a fait appel au CETIM de Nantes (France), un laboratoire externe.
CLEANWELL® offre un revêtement de nouvelle génération pour les connexions
VAM® SLIJ-3 a été qualifié pour les applications hydrogène en utilisant CLEANWELL®. Appliqué sur VAM® SLIJ-3, mais également sur d’autres connexions VAM® dans les usines Vallourec, CLEANWELL® est un revêtement de surface non polluant et multifonctionnel. Il remplace à la fois les graisses de stockage et de vissage, et offre des propriétés anticorrosion et de lubrification exceptionnelles.
« CLEANWELL® est essentiel pour nos applications dans le domaine des nouvelles énergies », explique Harold. « Il est plus propre et plus fiable que la graisse traditionnelle et offre des performances exemplaires en matière d’étanchéité, ce qui est très important pour le stockage de l’hydrogène et pour l’utilisation dans notre solution Delphy. »
Des résultats probants
Verdict final : la connexion VAM® SLIJ-3 est parfaitement adaptée aux conditions extrêmes en termes de pression, de température, d’étanchéité et de flexion. « Que ce soit dans une cavité saline ou au cœur du système Delphy, il faut répondre à des besoins de haute pression et s’assurer que la connexion est étanche, » déclare Vincent Designolle, directeur de Delphy. « VAM® SLIJ-3 dépasse nos objectifs. »
En ce qui concerne l’étanchéité, aucune fuite d’hydrogène n’a été détectée au cours des cinq phases de test. L’étanchéité a été validée selon les normes de détection des fuites API RP 5C5 : 2017 calibrées avec de l’hydrogène. Pour la phase 5 à 100 % d’hydrogène, le débit de fuite estimé était de 5,03*10-08 mbar L/s. « C’est bien en dessous du seuil, » explique Ayoub, « et bien inférieur à la norme API. »
Les connexions premium VAM® sont déjà utilisées dans la plupart des projets de cavités salines en Europe, un succès qui s’appuie sur l’avance technologique de Vallourec.
Cela signifie que nous sommes capables d'apporter les bons produits aux projets les plus difficiles de nos clients, en s'adaptant à leurs besoins et en restant à la pointe des programmes d'essais. Il en va de même pour Delphy. Notre capacité à fabriquer ces connexions de qualité supérieure est essentielle pour l'assemblage de nos systèmes Delphy.
Le succès de ce test a majoritairement reposé sur le savoir-faire des équipes de R&D de Vallourec. Dans le cadre du développement de son portefeuille Vallourec® New Energies, le Groupe va continuer à s’appuyer sur ses experts pour adapter ses solutions aux objectifs de ses clients.
