Hydrogen embrittlement in steels: state-of-the-art in theory and practice

Titel in Übersetzung: Wasserstoffversprödung in Stählen: Stand der Technik in Theorie und Praxis

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Um die enormen CO2-Emissionen bei der Eisen- und Stahlerzeugung zu reduzieren, wird in Zukunft die Direktreduktion von Eisenerz mit Wasserstoff angestrebt. Dies kann bei metallischen Bauteilen, die bei der Stahlherstellung mit Wasserstoff in Berührung kommen, zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen, die als Wasserstoffversprödung bekannt ist. Um einen erfolgreichen Übergang von kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln auf reinen Wasserstoff zu ermöglichen, werden Normen und Standards benötigt, die bei der Auslegung und Dimensionierung von Komponenten den schädigenden Einfluss von Wasserstoff auf metallische Bauteile berücksichtigen. Darüber hinaus werden Normen und Standards benötigt, die die Werkstoffprüfung von metallischen Proben in wasserstoffhaltigen Atmosphären standardisieren. Im theoretischen Teil dieser Arbeit wurden dafür relevante Normen und Standards untersucht und die wichtigsten Punkte zusammengefasst. Des Weiteren wurden verschiedene Werkstoffprüfverfahren hinsichtlich ihrer Eignung zur Beurteilung des Werkstoffverhaltens unter Wasserstoffeinfluss analysiert. Darüber hinaus wurden verschiedene Stähle hinsichtlich der Verschlechterung ihrer mechanischen Eigenschaften unter Wasserstoffeinfluss untersucht. Im experimentellen Teil dieser Arbeit wurden Zugversuche an unbeladenen und mit Wasserstoff beladenen Proben durchgeführt, um den Einfluss von Wasserstoff auf einen martensitischen PH 13-8 Mo und auf einen austenitischen AISI 303 Stahl zu untersuchen. Die Zugproben wurden elektrochemisch mit Wasserstoff beladen und der Gesamtwasserstoffgehalt in den beladenen und unbeladenen Proben mittels Thermodesorptionsspektroskopie gemessen. Die Bruchflächen wurden mittels Stereo- und Rasterelektronenmikroskopie charakterisiert. Eine ausgeprägte Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung wurde für PH 13-8 Mo festgestellt, was hauptsächlich auf die hohe Festigkeit, die martensitische Matrix und den geringen Austenitgehalt zurückzuführen ist. Aufgrund eines unzureichenden Nickelgehalts und eines hohen Anteils an Mangansulfideinschlüssen konnte auch für AISI 303 eine hohe Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung festgestellt werden. Der martensitische Stahl PH 13-8 Mo zeigte im Vergleich zum austenitischen Stahl AISI 303 eine deutlich höhere Wasserstoffdiffusionsrate, jedoch eine viel geringere Wasserstofflöslichkeit. Es konnte gezeigt werden, dass nur diffusionsfähige Wasserstoffatome zu Wasserstoffversprödung führen, da die nach der Beladung geglühten Proben das gleiche mechanische Verhalten wie die unbeladenen Proben zeigten.
Titel in ÜbersetzungWasserstoffversprödung in Stählen: Stand der Technik in Theorie und Praxis
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Glushko, Oleksandr, Mitbetreuer (intern)
  • Jelinek, Anna, Mitbetreuer (intern)
  • Schnitzer, Ronald, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung22 März 2024
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2024

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Wasserstoffversprödung
  • PH 13-8 Mo
  • AISI 303
  • Elektrochemische Wasserstoffbeladung
  • Normen und Standards
  • Zugversuch
  • TDS
  • REM

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