Wie können wir unsere Erkenntnisse zum Thema Wasserstoffversprödung in der Praxis sinnvoll einsetzen?

CRAIG GIFFORD:
Willkommen bei Ask Swagelok. Mein Name ist Craig Gifford und das ist Buddy Damm, der als Senior Scientist im Bereich Metallurgie bei Swagelok arbeitet. Wir haben uns bereits mit dem Thema Wasserstoffversprödung befasst. Heute wollen wir uns unter anderem der Frage widmen, wie wir bei Swagelok unsere Expertise rund um Wasserstoffversprödung nutzen.

BUDDY DAMM:
Das ist eine sehr gute Frage. Zunächst möchte ich sagen, dass die Wasserstoffwirtschaft und der Wasserstoffmarkt einer hohen Dynamik unterliegen. Das stimmt. Und auch bei den Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten in nationalen Laboren, Universitäten auf der ganzen Welt und in Unternehmen tut sich sehr viel. Es gibt kontinuierlich neue Entwicklungen, die wir immer im Blick behalten müssen. Auch die Kundennähe ist für uns sehr wichtig. Wir arbeiten an vielen erfolgreichen Projekten im Wasserstoffsektor, aus denen wir neue Erkenntnisse gewinnen wollen. Ja.

Bei der Werkstoffauswahl setzen wir beispielsweise auf Zugversuche, bei denen wir die Brucheinschnürung bestimmen. Dabei setzen wir einen Werkstoff an der Luft unter Zugspannung, bis er bricht. Anschließend kann man die Duktilität anhand der Brucheinschnürung messen. Wenn man diese Versuche in einer Wasserstoffumgebung wiederholt, wird die Brucheinschnürung deutlich geringer ausfallen. Dieser relative Unterschied zwischen Wasserstoff und Luft lässt sich mit einem Prozentwert ausdrücken. OK.

Also wenn man zum Beispiel – und austenitische Edelstähle zählen übrigens zu den gängigen und leistungsfähigeren Legierungen in Wasserstoffumgebungen – aber bei Edelstahl 304 liegt die Brucheinschnürung beispielsweise bei etwa 50 %. OK. Bei einem marktüblichen 316L liegt man bei etwa 80 %. Oh! Also deutlich besser. OK. Bei Swagelok verwenden wir eine verbesserte 316L-Variante, die etwas höher legiert ist. Damit landen wir bei einer Brucheinschnürung von etwa 90 %. OK.

Es gibt noch eine Reihe weiterer wichtiger Faktoren, wie z. B. das Schweißen. Verstehe. Viele unserer Kunden schweißen Rohre zusammen oder sie schweißen Rohre an unsere Komponenten an. Wir müssen uns damit beschäftigen, was mit den Schweißnähten passiert. Wenn wir Schweißnähte in Wasserstoffumgebungen testen, liegt die Brucheinschnürung bei etwa 85 %. Im Vergleich zu 90 % ist das also kein großer Unterschied. Ja, das ist immer noch gut. Genau, wirklich gut.

Ein weiteres Problemfeld ist kaltverfestigter Stahl. Wir nutzen Kaltverfestigung bei Edelstahl 316, um die Festigkeit zu erhöhen. Wir tun das, damit der Werkstoff einem höheren Druck standhalten kann. OK. Bei Wasserstoffanwendungen sprechen wir von Größenordnungen von 700 bar oder 10.000 psi. Unser kaltverfestigter Edelstahl liegt bei einem Wert von etwa 85 %, was im Vergleich zu 90 % wirklich gut ist.

BUDDY DAMM:
Komponenten für den realen Einsatz werden in der Regel aber nicht nach der Belastung bis zum Materialversagen ausgelegt. Stattdessen müssen wir zyklische Druckbelastungen oder externe zyklische Belastungen berücksichtigen, die zu kumulativen Ermüdungsschäden führen. Also muss man sich auch anschauen, wie solche Ermüdungserscheinungen durch Wasserstoff beeinflusst werden.

Bei Leistungstests von Edelstahl 304 in Luft und in Wasserstoffumgebungen ist die Ermüdungslebensdauer in Wasserstoff um etwa 90 % geringer. OK. Bei 316L und 316L mit einem etwas besseren Legierungsanteil ist die Lebensdauer um etwa 70 % geringer. Das ist also immer noch sehr viel. Aber ein großer Unterschied. Ja, das ist ein großer Unterschied. Und mit guten Entscheidungen bei der Auslegung kann man diese Belastungen ausgleichen. Mit einer mittleren Senkung der Belastung kann man die Lebensdauer so um das Zehnfache erhöhen. Also das kann einen echten Unterschied ausmachen.

CRAIG GIFFORD:
Das ist großartig. Ja. Vielen Dank, Buddy. Und vielen Dank, dass Sie sich dieses Ask Swagelok-Video angeschaut haben!