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2021
Conference Paper
Titel
Einfluss von Hochdruckwasserstoff auf die Zugversuchseigenschaften von ausgewählten Druckbehälter- und Pipelinestählen
Alternative
Influence of high pressure hydrogen upon the tensile properties of selected pressure vessel and pipeline steels
Abstract
Um die Betriebssicherheit von Bauteilen in Anlagen der zukünftigen Was-serstoffinfrastruktur sicherzustellen, muss die Eignung der verwendeten Werkstoffe unter den relevanten Betriebsbedingungen festgestellt werden. Wichtige Stahlklassen für die Reali-sierung einer Wasserstoffinfrastruktur sind die Druckbehälter- und Pipelinestähle. Die Er-gebnisse aus quasistatischen Zugversuchen bilden die Grundlage bei der Bestimmung wichtiger Werkstoffkenngrößen zur Auslegung von Bauteilen. Hierfür stehen mehrere Me-thoden zur Verfügung. Bei der klassischen Methode wird die Werkstoffprüfung in einem Hochdruckautoklaven durchgeführt. Unter Verwendung normierter Probengeometrien (Voll-proben) können die Werkstoffkenngrößen direkt gemessen werden. Nachteil dieser Methode sind die hohen Prüfkosten und die langen Versuchsdauern. Eine alternative Methode stellt die Verwendung von Prüfkörpern mit Innenbohrung (Hohlproben) dar. Hier wird der Wasser-stoffdruck in der Innenbohrung aufgebracht und die Prüfung kann vergleichsweise kosten-günstig und schnell erfolgen. Die Prüfkörper sind jedoch noch nicht genormt, eine Korrelation der Ergebnisse, die mit konventionellen Prüfkörpern gemessen wurden, muss ggf. hergestellt werden. In dieser Untersuchung werden Zugversuche mit Voll- und Hohlproben an ver-schiedenen Druckbehälter- und Pipelinestählen in Luft und Hochdruckwasserstoffatmosphäre durchgeführt. Die mechanischen Kennwerte werden ermittelt, verglichen und Unterschiede werden interpretiert und diskutiert.
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A safe hydrogen infrastructure requires the assessment of the mechanical properties of the candidate structural materials under relevant operating conditions. Relevant candidate structural steels are pipeline and pressure vessel steels. The properties required for a quasistatic design are typically measured by tensile tests. The conventional method uses conventional specimen geometries tested in an autoclave filled with high pressure hydrogen. All required properties can be measured directly. Disadvantages of this method are comparably high test costs and long test durations. An alternative method uses tubular specimens where the high pressure hydrogen is applied to an axial hole in the specimen. Test costs are lower and test durations are shorter compared to the conventional autoclave method. However, specimen ge-ometries are not standardized yet and it is still unclear whether both specimen types give com-parable results and whether the data acquired with tubular specimens can be used for component design. This study compares the tensile data of conventional and tubular specimens tested in high pressure hydrogen under identical test conditions and discusses and interprets the com-monalities and differences.
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