Auswirkung der Hochdruck-Wasserstoffbeladung auf die Spannungsverteilung in Metallen: (a) Laborumgebung: äußere Beladung von Materialcoupons im Autoklav, die Druckspannungen verursacht vs. (b) reale Anwendung: Beladung von Rohrleitungsmaterial durch Innendruck, die Zugspannungen verursacht
Quelle: BAM
Grüner Wasserstoff - der Energieträger der Zukunft. Um große Mengen an Wasserstoff zu verteilen, ist eine Verdichtung oder Verflüssigung des Gases erforderlich. Wasserstoffpartialdrücke bis zu 200 bar sind in der Industrie üblich (z. B. für Gasflaschen), während in Zukunft Anwendungen mit Drücken bis zu 1000 bar geplant sind. Das Verständnis der Mechanismen und treibenden Kräfte der Wasserstoffabsorption an der Oberfläche von Metallen ist entscheidend für die Vermeidung von Wasserstoffversprödung. In diesem Zusammenhang wird die Wasserstofflöslichkeit in Stählen mit ferritischem oder martensitischem Gefüge erheblich von der hydrostatischen Spannung, dem Druck und der Temperatur bei einer Druckgasbeladung beeinflusst. Bei der Qualifizierung von Werkstoffen für Hochdruck-Wasserstoffanwendungen (z. B. für Pipelines oder Tanks) werden in der Regel Autoklavensysteme für die Wasserstoffexposition verwendet. Im Allgemeinen verringern Druckspannungen die Wasserstofflöslichkeit, während Zugspannungen diese erhöhen. Unter diesem Gesichtspunkt stellt sich eine einfache Frage:
Ist eine von innen unter Druck gesetzte Probe (die Zugspannungen wie in einer Rohrleitung erfährt) vergleichbar mit einer modellhaften Probe, die von außen unter Druck gesetzt wird (z. B. Materialcoupons im Autoklaven und reine Druckspannungen)?
Zu diesem Zweck wurde in dieser Studie ein Druckäquivalent zur Kompensation der Auswirkungen von Druckspannungen auf die Wasserstofflöslichkeit in geschlossenen Autoklaven vorgeschlagen. Ziel war es, Wasserstofflöslichkeiten zu erreichen, die denen in realen Pipelines und Hochdruck-Wasserstoffspeichern entsprechen, d.h. unter Zugspannungen. Darüber hinaus wird gezeigt, dass die Temperatur vor allem bei sehr niedrigen Temperaturen, d. h. unter kryogenen Bedingungen für die Speicherung von flüssigem Wasserstoff, eine gewisse Auswirkung hat. Das Trapping von Wasserstoff im Gefüge kann so die Wasserstofflöslichkeit auch mit abnehmender Temperatur erhöhen (was mehr oder weniger im Widerspruch zum erwarteten Verhalten ist). Das bedeutet, dass das Material ein Wasserstofflöslichkeitsminimum nahe der Raumtemperatur aufweist. Um diesen Effekt zu beschreiben, wurde das allgemeine Gesetz der Gaslöslichkeit anhand verfügbarer Wasserstoffdaten für verschiedene Stahlsorten parametrisiert, die in gasförmigem Hochdruckwasserstoff beladen wurden. Dazu wurden verschiedene Parametersätze in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Material ermittelt, verifiziert und kritisch diskutiert. Die Studie wurde im Rahmen der laufenden Forschungskooperation über Werkstoffe für Wasserstofftechnologien zwischen der BAM und der Technischen Universität Graz, Österreich, durchgeführt.
Optimal vibration sensor placement for jacket support structures of offshore wind turbines based on value of information analysis
A.-K. Drexler, Florian Konert, Jonathan Nietzke, E. Hodžić, S.Pastore, J. Domitner, Michael Rhode, C. Sommitsch, Thomas Böllinghaus
veröffentlicht in Steel Research International, Aufsatznummer 202300493.
BAM Abteilung Bauwerkssicherheit