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Werkstoffqualifizierung für die zuverlässige Auslegung druckwasserstoffexponierter Komponenten

Die Wasserstofftechnologie liefert einen essenziellen Beitrag zur umweltschonenden Mobilität und Energieversorgung der Zukunft. Für eine breite Markteinführung, insbesondere der mobilen Brennstoffzelle, sind kostengünstige und zuverlässige Systemkomponenten erforderlich. Diese müssen aufgrund des Gefährdungspotentials druckwasserstoffführender Komponenten unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen geeignet ausgelegt und abgesichert werden.
Vor diesem Hintergrund werden bei Bosch interne und öffentliche Forschungsvorhaben mit dem Ziel der Charakterisierung der Materialeigenschaften unter Wasserstoff und der Ableitung von Auslegungs- und Absicherungskonzepten bearbeitet. Hierzu wurden spezifische Prüf- und Analyseverfahren definiert und Prüfstände mit der…

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Die Wasserstofftechnologie liefert einen essenziellen Beitrag zur umweltschonenden Mobilität und Energieversorgung der Zukunft. Für eine breite Markteinführung, insbesondere der mobilen Brennstoffzelle, sind kostengünstige und zuverlässige Systemkomponenten erforderlich. Diese müssen aufgrund des Gefährdungspotentials druckwasserstoffführender Komponenten unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen geeignet ausgelegt und abgesichert werden.
Vor diesem Hintergrund werden bei Bosch interne und öffentliche Forschungsvorhaben mit dem Ziel der Charakterisierung der Materialeigenschaften unter Wasserstoff und der Ableitung von Auslegungs- und Absicherungskonzepten bearbeitet. Hierzu wurden spezifische Prüf- und Analyseverfahren definiert und Prüfstände mit der Möglichkeit zur Variation von Wasserstoffdruck, Temperatur und Prüffrequenz aufgebaut.
Im Rahmen des ögP MatHyp wurde der Temperatureinfluss hochlegierter Stahlwerkstoffe aus den Klassen der Ferrite, Austenite, Ni- und C-Martensite für die Anwendung im Mitteldruckbereich des Anodenpfads untersucht. Fokus wurde auf die experimentelle Ermittlung des quasi-statischen und zyklischen Werkstoffverhaltens gelegt und in flankierenden fraktographischen Analysen die Bruchflächenmorphologie in Abhängigkeit des Mediums, der Temperatur und mechanischen Beanspruchung charakterisiert. Basierend auf den mechanischen Kennwerten wurden werkstoffklassenspezifische Vorauslegungskonzepte abgeleitet. Gestützt durch die mechanischen und fraktographischen Ergebnisse wurden Zusammenhänge zwischen quasi-statischem und zyklischem Werkstoffverhalten aufgezeigt, die eine vereinfachte Abschätzung des temperaturabhängigen Ermüdungsverhaltens im Zeitfestigkeits- und Übergangsgebiet auf Basis von SSRT (Slow Strain Rate Testing) ermöglichen.

Reference
BF-2023-103

Title
Werkstoffqualifizierung für die zuverlässige Auslegung druckwasserstoffexponierter Komponenten
Author(s)
K. Bauer-Troßmann, S. Bucher, S. Laue, S. Schönborn
DOI
10.48447/BF-2023-103
Event
DVM-Arbeitskreis Betriebsfestigkeit 49. Tagung 2023
Year of publication
2023
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Wasserstoff,Werkstoffqualifizierung,Temperatureinfluss,Prüftechnik