HyPower: Entwicklung von alternativen Prüfmethoden zur Bewertung des Werkstoffverhaltens unter Wasserstoffumgebungsbedingungen

Projektbeschreibung

Durch die Verwendung von Wasserstoff in Kraftwerken werden viele Metalle dem Wasserstoff ausgesetzt, was zur Wasserstoffversprödung führen kann. Es sind umfangreiche Tests erforderlich, um das Potenzial für die Wasserstoffversprödung in bestehenden Kraftwerken zu bewerten, Normen für Metalle in Kraftwerken zu entwickeln und die Entwicklung von Legierungen zu unterstützen. Wasserstoffversprödungstests sind kostspielig und zeitaufwändig, und es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Laboren, die diese Tests durchführen können. Im Rahmen von HyPower wird die Eignung von drei Methoden als Alternative zur Werkstoffprüfung in Hochdruck-H2-Autoklaven untersucht: Versuche unter elektrolytischer, kathodischer Wasserstoffbeladung (KATH), Versuche unter Verwendung der Hohlprobentechnik (HP), Versuche unter gasförmiger Wasserstoffvorbeladung (GV). Drei anwendungsrelevante Referenzwerkstoffe – P355NH (1.0565), 17-4 PH (1.4542) und Alloy 617 (2.4663) – wurden gemeinsam mit Industrievertretern für die Entwicklung der alternativen Prüfmethoden ausgewählt. Außerdem werden die Mechanismen der Wasserstoffversprödung für jede Prüfmethode bewertet. Das Gesamtziel von HyPower ist eine Prüfempfehlung zur künftigen Durchführung von kosten- und zeiteffizienten Werkstoffversuchen in Abhängigkeit von Werkstoffklasse und Anwendungsfragestellung (Screening oder Kennwertermittlung).

Teilvorhaben Fraunhofer IWM

Am Fraunhofer IWM wird die Ermüdungsprüfung durch Hohlproben untersucht und weiterentwickelt. Dabei werden Proben mit einer druckwasserstoffgefüllten Innenbohrung in einer klassischen Prüfumgebung verwendet. Hauptvorteile der Technik sind das geringe Wasserstoffvolumen, das keine Explosionsschutzmaßnahmen erfordert, und die Tatsache, dass bestehende Prüfmaschinen und Messtechnik weiterverwendet werden können. Erhitzen und Kühlen der Probe sind ebenfalls einfach von außen möglich. Schwerpunkte sind die Optimierung der Innenoberfläche der Bohrung und der verwendeten Hohlprobengeometrie sowie die Hochtemperatur-Wasserstoffprüfung am Beispiel des Werkstoffs Alloy 617.