Spannungs-Dehnungs-Diagramm von Hohlzugproben, die in 15 MPa Wasserstoff und Argon auf Zug geprüft wurden und REM-Aufnahmen der Bruchflächen.
Quelle: BAM
Die Wasserstoffwirtschaft wird als grundlegender Beitrag zum Ziel der Klimaneutralität in Europa angesehen, da sie eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung verschiedener Sektoren, einschließlich Verkehr, Industrie und Energie, spielt. Die Gewährleistung der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Infrastruktur ist für die erfolgreiche Einführung der Wasserstoffwirtschaft eine Notwendigkeit. Daher müssen die für die Infrastruktur verwendeten Werkstoffe und Komponenten unter den Bedingungen, wie im Betrieb aufkommen, genauestens untersucht werden. Die derzeit genormten Methoden sind begrenzt, da sie die Bedingungen im Betrieb nicht genau nachbilden oder sehr aufwendig, kostspielig und nicht ausreichend verfügbar sind.
Die Hohlzugprobentechnik ist eine einfache und kosteneffiziente Methode, die das Potenzial hat, die Werkstoffqualifizierung mit gasförmigem Druckwasserstoff für Wissenschaft und Industrie allgemein zugänglich zu machen. Die Durchführbarkeit dieser Methode wurde in mehreren Studien nachgewiesen, was dazu führte, dass das ISO-Komitee ISO/TC 164/SC 1/WG 9 mit der Normung dieser Methode in ISO 7039 beauftragt wurde. Fragen, die während dieses Prozesses auftraten, verhindern derzeit die Erweiterung der ISO 7039 auf Wasserstoffgas als Prüfmedium. Diese Fragen betreffen die Probengeometrie, die Probenherstellung und die Gasqualität und werden in dem vorgestellten Projekt TransHyDE-H2HohlZug systematisch bearbeitet. Ziel des Projektes ist es, die identifizierten Lücken zu schließen, um eine Standardisierung dieser Methode für die Wasserstoffprüfung zu erreichen.
In dieser Arbeit wird der Stand der Technik der Hohlzugprobentechnik im Rahmen des TransHyDE-H2Hohlzug-Projekts vorgestellt. Dabei werden die wichtigsten Schritte und die Methodik zur Optimierung der Hohlzugprobentechnik im Hinblick auf ihre Normung für Prüfungen in Hochdruck-Wasserstoffgas aufgezeigt.
Tensile testing in high-pressure gaseous hydrogen using the hollow specimen method
Florian Konert, Jonathan Nietzke, Zephanja Krzysch, Thomas Böllinghaus, Oded Sobol, Thorsten Michler, Ken Wackermann, Heiner Oesterlin, Mohamed Tlili, Peter Ruchti, Denise Beitelschmidt, Stephan Elsen-Humberg, Timo Koenigs, Thomas Systermans
MRS Bulletin, 2024