Wirkung von Wasserstoff auf Werkstoffe

Spannungs-Dehnungs-Kurven von Hohlproben, gefüllt mit Wasserstoff oder Stickstoff, mit einem Innendruck von 70 bar, getestet bei einer Abzugsrate von 3,5 µm/min
Spannungs-Dehnungs-Kurven von Hohlproben, gefüllt mit Wasserstoff oder Stickstoff, mit einem Innendruck von 70 bar, getestet bei einer Abzugsrate von 3,5 µm/min.

Atomarer Wasserstoff diffundiert teilweise fertigungs- und betriebsbedingt in Werkstoffe. Kommt es dadurch zu einer Degradation der Werkstoffeigenschaften, wird von Wasserstoffversprödung gesprochen. Das Fraunhofer IWM hat es sich zur Aufgabe gemacht, derartige chemische Vorgänge und ihre Folgen besser zu verstehen und zu beherrschen.

Zu diesem Zweck wurde jetzt ein neues Labor zur Werkstoffqualifizierung für Wasserstoffanwendungen eingerichtet.

Hydrogenics

Wasserstoff verbindet die verschiedenen Sektoren der Energienutzung – Wärme, Strom, Industrie und Verkehr – und ist damit ein wichtiger Baustein der Energiewende. Für viele chemische Produkte ist Wasserstoff ein wichtiges Ausgangsprodukt, zum Beispiel für die Ammoniakherstellung mit dem Haber-Bosch-Verfahren. Jedoch behindert die Wasserstoffversprödung beispielsweise die Verwendung hochfester Stähle für den Leichtbau im Maschinenbau, da insbesondere diese Werkstoffe oftmals stark betroffen sind. Daher hat sich das Fraunhofer IWM zum Ziel gesetzt, den Einfluss von Wasserstoff auf Werkstoffe und Produkte näher zu untersuchen.

Das Institut ist an drei laufenden öffentlichen Förderprojekten beteiligt, die zum Ziel haben, Werkstoffe für den Einsatz in gasförmigem Wasserstoff zu qualifizieren. Die Förderung erfolgt im Rahmen von Hypos, einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) durch die Initiative zwanzig20 geförderten Forschungsprogramm. Aufbauend auf den Messergebnissen werden Designvorgaben und Lebensdauervorhersagen getroffen.

Das erste Projekt, Hypos-PIMS (Pipeline Integrity Management System = Fernrohrleitungsbewertungssystem), hat zum Ziel, ein Modell zur Bewertung der Lebensdauer und Integrität von Fernohrleitungen zum Transport wasserstoffhaltiger Gase zu entwickeln. Das Projekt umfasst auch die Qualifizierung von neuen Werkstoffen und Bestandwerkstoffen beispielsweise durch SSRT und Risswachstumsversuche.

Das zweite Projekt, Hypos-UGS (Untergrundspeicher)…

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Autor: Dr. Ken Wackermann

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