Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Wasserstoffabhängige mechanische Eigenschaften der Schweißnahtgefüge niedriglegierter Stähle für Ferngasleitungen

Ferngasleitungen aus Stahl sind ein zentraler Bestandteil der umzusetzenden nachhaltigen Energiewirtschaft und dienen dem technischen Großtransport von erzeugtem Wasserstoff zu den Verbrauchern. Neben der Umnutzung bestehender Erdgas-Pipelines für den Wasserstofftransport wird der Zubau neuer Leitungen forciert. Nahezu alle Rohrleitungskomponenten sind geschweißt. Jedoch ist die Wasserstoffresistenz der Schweißnahtgefüge unter Exposition in gasförmigen Wasserstoffumgebungen bisher nicht vollständig geklärt. Das gilt für Stähle in Bestandsleitungen gleichermaßen wie für neue hochfeste Stahlgüten. Auch die mangelnde Standardisierung entsprechender Test für geschweißte Rohrleitungen erlaubt bislang keine exakte Vorhersage der generellen Eignung niedriglegierter Pipelinestähle für den Wasserstofftransport. Die Basis dafür soll im vorliegenden Forschungsvorhaben systematisch erarbeitet werden. Typische Grundwerkstoffe und erstmals Schweißnahtgefüge (WEZ) werden gezielt verschiedenen Wasserstoffdrücken ausgesetzt und anschließend einer Zugprüfung unterzogen. Die physikalische Simulation ermöglicht dabei die separate Betrachtung einzelner Mikrostrukturen einer Schweißverbindung. Die Analyse des jeweiligen Wasserstofftransportverhaltens gibt nachfolgend Aufschluss, ob eine einfache elektrochemische Beladung anstelle aufwendiger Autoklavtechnik zur Qualifizierung der Rohrleitungswerkstoffe für die neuen Wasserstofftechnologien herangezogen werden kann. Neben generell belastbaren Kennwerten für Werkstoffe schafft des Vorhaben die Voraussetzungen für eine praktikable Prüfung, um das Werkstoffverhalten, inklusive der Schweißverbindungen, einer schnellen Bewertung zu unterziehen. Dies ist neben der Werkstoffauswahl auch für die Qualitätssicherung neuer Stähle wichtig. Durch Überführung der angestrebten Forschungsergebnisse in technische Regelwerke und Richtlinien werden konkrete Maßnahmen und Handlungshilfen für KMU zur Umsetzung der Wasserstoffinfrastruktur bereitgestellt.