Praktikable Prüfung geschweißter Ferngasleitungen aus niedrig-legierten Stählen für den sicheren Transport von Wasserstoff

Vorhabenbeschreibung:

Ferngasleitungen aus Stahl sollen zukünftig für den Transport von Wasserstoff (H) bzw. für die Beimischung in Erdgas genutzt werden. Für die Verwendung bestehender Pipeline-Systeme sowie deren Anpassung und Erweiterung mit modernen Stählen bis zum Endverbraucher ist zu prüfen, inwieweit H in Abhängigkeit der Gaszusammensetzung sowie wechselnder Temperatur- und Druckbeanspruchungen vom Werkstoff bzw. Schweißverbindungen absorbiert wird und deren Duktilität herabsetzen kann, um ein unerwartetes sprödes Versagen in Form einer wasserstoffunterstützten Rissbildung auszuschließen. Bisher werden In-situ-Prüfungen der H-Absorption unter kontinuierlicher mechanischer Beanspruchung mittels Slow-Strain-Rate-Tests (SSRT) mit Vollzugproben in Hochdruck-Autoklaven durchgeführt. Der damit verbundene hohe sicherheitstechnische Laboraufwand verhindert die wirtschaftliche Serienprüfung für die Industrie. Erste Studien belegen die Eignung von Hohlzugproben(HZP)-SSRT als praktikable Alternative durch definierte Einstellung der Gase und Drücken über die Innenbohrung. Hierzu sind wesentliche Fragestellungen zu klären: (1) Abbildung realer Beanspruchungsszenarien geschweißter Rohrleitungen auf HZP, (2) Auswirkung der Gaszusammensetzung (H2/CH4) auf H-Absorption und Degradation, (3) Einflüsse und Interaktion unterschiedlicher Schweißnahtgefüge unter kontinuierlicher und zyklisch wechselnder Beanspruchung, (4) Integrierbarkeit in praktikables Prüfkonzept zur Bewertung geschweißter Stähle, (5) Werkstoffverhalten von Bestandsrohrleitungen gegenüber modernen Stählen. Das Vorhaben fokussiert hierfür systematische Untersuchungen. Auf Basis dessen wird HZP-SSRT als einfaches, wirtschaftliches Prüfverfahren bzgl. H-Readiness geschweißter Stählen weiterentwickelt und durch Handlungsanweisungen und Transfer in Normen etabliert. Anwender, gerade KMU wie Prüflabore, profitieren so beim Aufbau der H-Wirtschaft im Rahmen der Energiewende. Dies unterstreicht die hohe gesamtgesellschaftliche Relevanz.