Bruchmechanische Bewertung der Wasserstoffverträglichkeit von Bestandsarmaturen

Im aktuellen Beitrag werden Ergebnisse der Integritätsbewertung von Bestandsarmaturen bei einer Umstellung vorhandener Gasrohrleitungen auf den Wasserstofftransport zusammengefasst. Hierbei werden für fünf repräsentative Modellarmaturen Finite-Elemente-Spannungsanalysen durchgeführt, potenziell versagenskritische Stellen identifiziert, an denen unterschiedliche Risspostulate mit bruchmechanischen Methoden bewertet werden. Insbesondere für Risspostulate in Schweißnähten wird der Einfluss von Schweißeigenspannungen (SES) auf die Rissspitzenbeanspruchung, die kritische Rissgröße und den zyklischen Rissfortschritt quantifiziert. Es wird u.a. gezeigt, dass mit den in bestehenden bruchmechanischen Regelwerken empfohlenen, konservativen SES-Abschätzungen kein sicherer Betrieb bzw. keine hinreichende Restlebensdauer nachgewiesen werden können. Aus diesem Grund werden die Schweißeigenspannungen sowie deren Wechselwirkung mit Lastspannungen mittels numerischer Simulationen ermittelt. Mit anschließenden bruchmechanischen Berechnungen werden kritische Rissgrößen und zulässige Drucklastwechsel im Betrieb bestimmt.