TY - THES

T1 - Qualifizierung von Linepipe-Stählen für Wasserstoff

AU - Baumer, Martin

N1 - gesperrt bis 24-05-2027

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Der Klimawandel stellt eine der drängendsten wirtschaftlichen, technischen und politischen Herausforderungen unserer Zeit dar. Essentiell für den Übergang hin zu einer nachhaltigen Zukunft ist die Dekarbonisierung unserer Energieversorgung. Dieses Unterfangen erfordert jedoch einen monumentalen technischen Aufwand. Die schrittweise Abkehr von Erdgas hinterlässt eine Versorgungslücke die teilweise mit grünem Wasserstoff aus Elektrolyse gefüllt werden soll. Somit erscheint es naheliegend freiwerdende Transportkapazitäten der Pipeline-Infrastruktur für den Transport von Wasserstoff zu nützen. Mit dem Wechsel von Erdgas zu Wasserstoff geht die Gefahr der Wasserstoffversprödung einher. Dieser Effekt ist seit den 1870ern bekannt und stellt ein Risiko für die Sicherheit von mit Druckwasserstoff belasteten Pipelines dar. Diese Arbeit trägt zur Qualifizierung des Linepipe-Stahls X42Q, gefertigt durch die voestalpine Tubulars GmbH & Co KG, bei und vergleicht diesen mit P235. Um die Empfindlichkeit der untersuchten Werkstoffe gegenüber Wasserstoffversprödung zu quantifizieren wurde zunächst die Wasserstoffaufnahme zufolge verschiedener elektrochemischer Beladungen und Gasbeladungen verglichen. Durchgeführt wurden Experimente in saurer (0,5 M H2SO4) sowie neutraler (3 % NaCl) Lösung mit den Rekombinationsgiften Arsenoxid und Thioharnstoff. Beladen wurde mit Stromdichten von 1 und 10 mA/cm2 für eine Dauer von 24 bzw. 48 Stunden. Die Gasbeladungen sind bei Drücken von 100 sowie 1000 bar für je 7 Tage durchgeführt worden. Ausgehend von den Ergebnissen der Beladungsversuche wurden die Beladungsbedingungen für SSRT-Zugversuche mit einer Dehnrate von 10-5 s-1 festgelegt. Die resultierende Versprödung wurde weiters durch SEM-Aufnahmen der Bruchflächen untersucht. Die Ergebnisse zeigen den Zusammenhang zwischen Beladungsbedingungen, Wasserstoffsättigungskonzentration und der folgenden Versprödung. Im Vergleich zeigt X42Q eine geringere Versprödung als P235. An P235 konnte überdies Blisterbildung nachgewiesen werden.

AB - Der Klimawandel stellt eine der drängendsten wirtschaftlichen, technischen und politischen Herausforderungen unserer Zeit dar. Essentiell für den Übergang hin zu einer nachhaltigen Zukunft ist die Dekarbonisierung unserer Energieversorgung. Dieses Unterfangen erfordert jedoch einen monumentalen technischen Aufwand. Die schrittweise Abkehr von Erdgas hinterlässt eine Versorgungslücke die teilweise mit grünem Wasserstoff aus Elektrolyse gefüllt werden soll. Somit erscheint es naheliegend freiwerdende Transportkapazitäten der Pipeline-Infrastruktur für den Transport von Wasserstoff zu nützen. Mit dem Wechsel von Erdgas zu Wasserstoff geht die Gefahr der Wasserstoffversprödung einher. Dieser Effekt ist seit den 1870ern bekannt und stellt ein Risiko für die Sicherheit von mit Druckwasserstoff belasteten Pipelines dar. Diese Arbeit trägt zur Qualifizierung des Linepipe-Stahls X42Q, gefertigt durch die voestalpine Tubulars GmbH & Co KG, bei und vergleicht diesen mit P235. Um die Empfindlichkeit der untersuchten Werkstoffe gegenüber Wasserstoffversprödung zu quantifizieren wurde zunächst die Wasserstoffaufnahme zufolge verschiedener elektrochemischer Beladungen und Gasbeladungen verglichen. Durchgeführt wurden Experimente in saurer (0,5 M H2SO4) sowie neutraler (3 % NaCl) Lösung mit den Rekombinationsgiften Arsenoxid und Thioharnstoff. Beladen wurde mit Stromdichten von 1 und 10 mA/cm2 für eine Dauer von 24 bzw. 48 Stunden. Die Gasbeladungen sind bei Drücken von 100 sowie 1000 bar für je 7 Tage durchgeführt worden. Ausgehend von den Ergebnissen der Beladungsversuche wurden die Beladungsbedingungen für SSRT-Zugversuche mit einer Dehnrate von 10-5 s-1 festgelegt. Die resultierende Versprödung wurde weiters durch SEM-Aufnahmen der Bruchflächen untersucht. Die Ergebnisse zeigen den Zusammenhang zwischen Beladungsbedingungen, Wasserstoffsättigungskonzentration und der folgenden Versprödung. Im Vergleich zeigt X42Q eine geringere Versprödung als P235. An P235 konnte überdies Blisterbildung nachgewiesen werden.

KW - Hydrogen embrittlement

KW - P235

KW - X42 : Linepipe

KW - Blistering

KW - gaseous charging

KW - electrochemical charging

KW - SSRT

KW - Wasserstoffversprödung

KW - Linepipe

KW - P235

KW - X42

KW - SSRT

KW - Elektrolytische Beladung

KW - Gasbeladung

KW - Blistering

U2 - 10.34901/mul.pub.2024.187

DO - 10.34901/mul.pub.2024.187

M3 - Masterarbeit

ER -