Hydrogen in carbon steels at high pressures up to 1000 bar

Mit Hilfe von Autoklaven wurden Versuche zur Bestimmung des von zwei Röhrenstählen, eine mit der API Güte L80 vergleichbare OCTG Güte (Stahl A) und eine hochfeste, sauergasbeständige Stahlsorte (Stahl B), in einer reinen Wasserstoffatmosphäre mit Drücken bis 1000 bar und Temperaturen bis 200 °C aufgenommenen Wasserstoffgehalts durchgeführt. Die Stahlproben wurden für unterschiedliche Zeiten mit reinem Druckwasserstoff beladen um den Sättigungswasserstoffgehalt unter den vorherrschenden Bedingungen, sowie die Abhängigkeit des Wasserstoffgehalts von der Beladedauer zu bestimmen. Außerdem wurden elektrochemische Permeationsversuche durchgeführt, wozu eine elektrochemische Doppelzelle nach Devanathan und Stachursky verwendet wurde. Aus den gewonnenen Daten konnte der effektive Diffusionskoeffizient des Wasserstoffs in dem untersuchten Material bestimmt werden. Zusätzlich wurde der Diffusionskoeffizient aus einem Fit des zweiten Fickschen Gesetzes bestimmt. Durch Vergleich der erhaltenen effektiven Diffusionskoeffizienten konnte geschlossen werden, dass die Wasserstoffaufnahme unter den getesteten Bedingungen vermutlich nicht durch Diffusion kontrolliert ist. Die Ergebnisse der Beladungsversuche zeigen, dass obwohl Stahl B gegenüber Stahl A eine höhere Zugfestigkeit aufweist, beide Materialien während der Beladung eine ähnliche Menge Wasserstoff aufnehmen. Außerdem konnte ein starker Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit sowie der Oberflächenrauheit und der Probengeometrie auf die aufgenommene Wasserstoffmenge festgestellt werden. Des Weiteren dürfte die Oberflächenrauheit die Geschwindigkeit der Wasserstoffaufnahme beeinflussen.