30. Juni 2023
Projektlaufzeit: 09.2021 - 06.2023
Projektstatus: abgeschlossen
Förderkennzeichen: G 202109
Projekt des DVGW-Innovationsprogramms Wasserstoff
Das Projekt wird durchgeführt von:
Im Fokus von H2 und Absperrarmaturen (KuFeH2) stand das Langzeitverhalten von Oberflächenbeschichtungen auf Absperrarmaturen und Federpaketen im Betrieb mit Wasserstoff. Dazu erfolgte die Simulation einer Belastungszeit von etwa 50 Jahren, um Aussagen treffen zu können, inwieweit eine reine Wasserstoffatmosphäre Einfluss auf die Stabilität unterschiedlicher Arten von Oberflächenbeschichtungen von Absperrarmaturen oder die Eigenschaften zyklisch belasteter Druckfedern ausübt.
Zuerst wurden die Oberflächenbeschichtungen von Bestandsarmaturen bewertet und untersucht, inwiefern ein weiterer Verschleiß unter Wasserstoffatmosphäre eintritt oder ob dies ausgeschlossen werden kann. Dazu erfolgten Druckwechsel unter 100 Prozent Wasserstoff und die Charakterisierung des Schichtaufbau mittels licht- und rasterelektronenmikroskopischer Untersuchungen, sowie die Bestimmung der Härte jeweils vor und nach erfolgter Druckwechselbelastung. Im zweiten Teil des Projektes wurden Spiralfedern hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften untersucht. Dazu erfolgten zyklische Lastwechsel unter 100 Prozent Wasserstoff, welche nach der heutigen Einschätzung in der Realität einen Extremfall darstellen.
Die erhaltenen Resultate können nun in die Überarbeitung der technischen Regelwerke einfließen und so die Implementierung von Wasserstoff als Energieträger der Zukunft in die Regelwerke voranbringen.
Wasserstoff soll perspektivisch fossiles Gas ersetzen und so CO2-Emissionen senken. Damit die Einführung von Wasserstoff – entweder beigemischt oder in Reinform – technisch sicher verläuft, müssen die technischen Regeln des DVGW entsprechend angepasst werden. Bevor es aber aktualisiert werden kann, sind weitere Erkenntnisse zum Langzeitverhalten der eingesetzten Werkstoffe im Betrieb mit Wasserstoff erforderlich. Dieses wurde im Forschungsprojekt H2 und Absperrarmaturen (KuFeH2) untersucht.
Hierbei wurde einerseits die Stabilität von Oberflächenbeschichtungen an Absperrkugeln, die für die Abdichtung der Armatur verantwortlich sind, im Betrieb mit Wasserstoff untersucht. Dabei zeigte sich, dass der Einfluss von Wasserstoff auf die Beschichtungen und den Grundwerkstoff sowie deren Härte marginal waren, so dass von einer Eignung für den Betrieb mit reinem Wasserstoff auszugehen ist.
Weiterhin wurden mögliche Einflüsse von Wasserstoff auf die Eigenschaften von statisch belasteten Federn identifiziert. Aus der Bestimmung der Federkräfte konnte unabhängig vom Material kein Einfluss der Lastwechsel unter Wasserstoffatmosphäre festgestellt werden, so dass eine generelle Eignung der untersuchten Federpakete angenommen.
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