Hydrogen pressure attack on steels for gas storage

Titel in Übersetzung: Druckwasserstoffangriff auf Stähle für die Gasspeicherung

Bernd Loder

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Im Zuge des Horizon 2020-Projekts HyStories wird europaweit die Möglichkeit der Wasserstoffspeicherung in alten, erschöpften Erdgaslagerstätten und Erdgasspeichern untersucht. Im Rahmen dieses Projekts hat sich das Arbeitspaket "Materialien und Korrosion" zum Ziel gesetzt, die Einsetzbarkeit ausgewählter Rohrmaterialien im Hinblick auf Wasserstoffversprödung zu testen. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Kohlenstoffstähle, darunter auch geschweißte Stahlgüten, sowie korrosionsbeständige Werkstoffe mit Hochdruck- Hochtemperatur-Autoklaventests, Permeationstests und Analysen des absorbierten Wasserstoffs untersucht. Die Autoklavenversuche umfassten Zugproben, die mit einer Feder bei 90 % der Streckgrenze belastet wurden sowie unbelastete Proben zur Bestimmung der Wasserstoffabsorption. Nach Abschluss der Tests wurde die Wasserstoffaufnahme durch thermische Desorptionsspektroskopie analysiert. Für die Autoklaventests wurden vier Hauptgaszusammensetzungen verwendet: 120 bar H2, 120 bar H2 + 15 bar CO2, 120 bar H2 + 1 bar H2S und 120 bar H2 + 15 bar CO2 + 1 bar H2S. Die Experimente wurden trocken und mit Elektrolyten mit unterschiedlicher Salinität durchgeführt. Die Prüfungen erfolgten bei Raumtemperatur und 120 °C sowie einer Versuchsdauer von 720 Stunden. Vor den Autoklavenversuchen wurde der effektive Diffusionskoeffizient bestimmt, um das Diffusionsverhalten von Wasserstoff durch die untersuchten Stahlgüten zu charakterisieren. Die Ergebnisse der Autoklaventests zeigen, dass die Wasserstoffaufnahme auch unter scharfen Bedingungen relativ hoch ist. Dennoch führte eine konstante Belastung der Proben nur beim gehärteten Material sowie beim Duplex 2205 zum Werkstoffversagen. Keiner der anderen Werkstoffe wies am Ende der Prüfung Risse oder andere Formen mechanischer Schädigung auf. Außer bei den hochfesten Kohlenstoffstählen kam es unter scharfen Bedingungen zu einem lokalisierten Korrosionsangriff. Es wurden Anwendungsgrenzen für alle getesteten Werkstoffe für den Einsatz in unterirdischen Wasserstoffspeichern festgelegt.
Titel in ÜbersetzungDruckwasserstoffangriff auf Stähle für die Gasspeicherung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Linhardt, Paul, Beurteiler A (extern)
  • Sommitsch, Christof, Beurteiler B (extern)
  • Schnitzer, Ronald, Mitbetreuer (intern)
  • Mori, Gregor Karl, Betreuer (intern)
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Wasserstoffversprödung
  • Druckwasserstoffangriff
  • Gasspeicherung
  • unterirdischen Wasserstoffspeicher

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