Metallografischer Schliff der Schweißnaht mit Härtemessung und Entnahmeposition der Querzugprobe.
Quelle: BAM
Der Einsatz von Wasserstoff, als Energieträger für eine potenziell klimaneutrale Wirtschaft, erfordert die Qualifizierung einer Vielzahl an Werkstoffen, da die Interaktion von Werkstoff und Wasserstoff zu einer Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften von Bauteilen führen kann. Im besonderen Fokus stehen hier die Werkstoffe, welche bereits heute in bestehenden Erdgasnetzen verbaut sind, da diese Leitungen eine ökonomisch günstige und zeitnah umzusetzende Möglichkeit bieten können, um eine Verteilung des benötigten Wasserstoffs zu gewährleisten.
In dieser Arbeit wird im Besonderen der Einfluss auf vorhandene Schweißverbindungen untersucht. Schweißverbindungen weisen, im Vergleich zum Grundwerkstoff, komplexe mikrostrukturelle Eigenschaften auf, welche zu unterschiedlichen Interaktionen mit Wasserstoff führen können. Entsprechend ist Ziel der Arbeit, mögliche Schwachstellen zu identifizieren. Hierzu werden Prüfungen mittels der innovativen Hohlzugprobe durchgeführt. Die Hohlzugproben zeichnet aus, dass diese von innen mit Wasserstoff befüllt werden können. Dies vereinfacht die Untersuchung der Auswirkungen von Wasserstoff auf den Werkstoff, wenn dieser zeitgleich einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist. Zur Untersuchung der Schweißnaht sind die Prüfkörper als Querzugprobe gefertigt, welche zu einem Anteil die Schweißnaht und zum anderen Anteil den unbeeinflussten Grundwerkstoff enthalten. Die ermittelten Ergebnisse werden mit den Kennwerten, welche für das reine Grundmaterial bestimmt wurden, verglichen.
Die Untersuchungen zeigen eine Verminderung der mechanischen Eigenschaften, konkret dem Verformungsvermögen (Duktilität), jedoch ist diese Reduktion für die Proben mit Schweißnaht unverändert gegenüber der des Grundwerkstoffes.
Investigation of resistance to gaseous hydrogen of a longitudinal weld seam in a X65 pipeline using the hollow specimen technique
Florian Konert, Jonathan Nietzke, Tomás Freitas, Michael Rhode, Oded Sobol, Thomas Böllinghaus
Welding in the World, Volume 69, pages 861–870, 2025