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Bauteilberechnung unter Wasserstoffatmosphäre auf Basis der FKM-Richtlinien

Im Rahmen der Energiewende erfährt der Druckwasserstoff als Energieträger eine stetig steigende Relevanz. Um eine praxistaugliche Wasserstoff-Infrastruktur zu schaffen, bedarf es einer Vielzahl von neu zu entwickelnden Komponenten, um eine sichere Speicherung, Betankung und Transport zu gewährleisten. Um diese Bauteile auszulegen, werden neue Berechnungskonzepte benötigt, die materialspezifisch die Schädigungsmechanismen unter Wasserstoff-Atmosphäre in geeigneter Art und Weise abbilden können. Für spezielle Anwendungen (z.B. Pipelines, Druckbehälter) existieren zwar erste Regelwerke, die einen Wasserstoffeinfluss in vereinfachter Form berücksichtigen. Darüber hinaus besteht ein erheblicher Bedarf an maßgeschneiderten Berechnungsprozeduren für eine breite Vielzahl an…

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Im Rahmen der Energiewende erfährt der Druckwasserstoff als Energieträger eine stetig steigende Relevanz. Um eine praxistaugliche Wasserstoff-Infrastruktur zu schaffen, bedarf es einer Vielzahl von neu zu entwickelnden Komponenten, um eine sichere Speicherung, Betankung und Transport zu gewährleisten. Um diese Bauteile auszulegen, werden neue Berechnungskonzepte benötigt, die materialspezifisch die Schädigungsmechanismen unter Wasserstoff-Atmosphäre in geeigneter Art und Weise abbilden können. Für spezielle Anwendungen (z.B. Pipelines, Druckbehälter) existieren zwar erste Regelwerke, die einen Wasserstoffeinfluss in vereinfachter Form berücksichtigen. Darüber hinaus besteht ein erheblicher Bedarf an maßgeschneiderten Berechnungsprozeduren für eine breite Vielzahl an Bauteilen und Materialien, die den Medieneinfluss des Wasserstoffs sachgerecht berücksichtigen. Die ideale Basis hierfür stellen die bei vielen kleinen und mittelständischen, sowie Groß-Unternehmen bereits fest etablierten FKM-Richtlinien dar, die allgemein für Maschinenbaukomponenten anwendbar sind. Das präsentierte IGF-Projekt "Bauteilberechnung unter Wasserstoffeinfluss" stellt dabei dabei die Vorstufe zur Entwicklung einer Berechnungs-Richtlinie dar. Auf Basis der existierenden Berechnungsabläufe der FKM-Richtlinien werden Beispielbauteile analysiert, die statischen und Ermüdungslasten unter Wasserstoffatmosphäre ausgesetzt sind. Die Anwendbarkeit der existierenden Richtlinien, sowie zukünftig benötigte Anpassungen werden anhand experimentell validierter Berechnungsbeispiele diskutiert.

Reference
BF-2025-603

Title
Bauteilberechnung unter Wasserstoffatmosphäre auf Basis der FKM-Richtlinien
Author(s)
S. Fliegener, H. Schwarz, R. Rennert
DOI
10.48447/BF-2025-603
Event
Strukturfestigkeit und Produktlebenszyklus – Vom Design bis zur Kreislaufwirtschaft – Tagung 2025
Year of publication
2025
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Bauteil,Dimensionierung,Ermüdungsfestigkeit,Wasserstoff,FKM-Richtlinien