- Herleitung analytischer Formalismen von wasserstoffinduzierter Schädigung basierend auf Struktursimulation.
- Durch experimentelle Methoden werden relevante Schädigungsmechanismen und Materialparameter auf Micro- und Macrostrukturebene untersucht und bestimmt.
- Der Fluid zur Struktur koppelnde Modelansatz wird um die Schädigungsmodellierung erweitert.
- Charakterisierung von wasserstoffinduzierter Schädigung auf der Microstrukturebene.
- Entwicklung Bewertungsregularien für geschädigte geschweißte Strukturen sowie langlaufende Risse in Rohrleitung unter Berücksichtigung des Wasserstoffeinflusses auf die Materialbrucheigenschaften.
- Die Berücksichtigung der Microstruktur wird es ermöglichen Werkstoffe in Hinblick auf die wasserstoffinduzierte Schädigung zu designen.
Der REPowerEU-Plan, der darauf abzielt, Europa von seiner Abhängigkeit von russischen fossilen Brennstoffen zu befreien, präsentiert eine umfassende Strategie, die die entscheidende Rolle erneuerbarer Energiequellen und der Wasserstofftechnologie betont. Der Plan erkennt die Bedeutung der Diversifizierung der Energiequellen an, um Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit zu gewährleisten, insbesondere vor dem Hintergrund jüngster geopolitischer Ereignisse.
Wasserstoff als Energieträger und Speichermedium wird als zentraler Bestandteil dieses Übergangs herausgestellt. Seine weitreichende Einführung erfordert jedoch eine sorgfältige Berücksichtigung von Infrastruktur und Materialintegrität, insbesondere im Zusammenhang mit Pipeline-Netzwerken. Angesichts der potenziellen Risiken im Zusammenhang mit der Diffusion von Wasserstoff in Stahl und dem anschließenden Materialabbau sind proaktive Risikominderungsmaßnahmen unerlässlich.
Die vorgestellten Risikominderungsstrategien umfassen eine Reihe von Ansätzen, darunter die Optimierung der Stahlmikrostruktur, das Management der Wasserstoffkonzentration, die Spannungsreduktion und die Verwendung von Aufnahmehemmern. Diese Maßnahmen sind entscheidend, um die strukturelle Integrität von Pipelines zu schützen und das Risiko von wasserstoffinduzierten Schäden zu minimieren.
In jedem Fall muss sichergestellt werden, dass geeignete Richtlinien für die Sicherheitsbewertung von Pipelinestählen unter Wasserstoffbelastung verfügbar sind und dass alle relevanten Phänomene auf jeder Betrachtungsebene von diesen Richtlinien abgedeckt werden. Bisher erfüllen jedoch keine solchen Richtlinien diese Anforderung. Dies liegt daran, dass die Phänomene, die zur Initiation von wasserstoffinduzierten Schäden auf mikrostruktureller Ebene führen, noch nicht ausreichend detailliert erforscht wurden, und dass der Einfluss von wasserstoffinduzierten Schäden auf die makrostrukturelle Integrität noch nicht vollständig verstanden ist. Die Verwendung innovativer numerischer Methoden bietet die Möglichkeit, die relevanten mikrostrukturellen schädigungsinitiierenden Phänomene zu identifizieren und diese mit dem makrostrukturellen Verhalten von Pipelines in Beziehung zu setzen. Dies erfordert jedoch die Integration der bestehenden Ansätze auf den verschiedenen Skalen in eine einheitliche Methodik.
Um Stahlpipelines unter Wasserstoffbelastung zu bewerten, soll dieses Projekt eine skalenübergreifende, simulationsbasierte Sicherheitsbewertungsrichtlinie etablieren.
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Der Fachbereich Werkstoffsimulation des TC Neustadt/Donau setzt im Rahmen des ICME auf Forschung an der Schnittstelle von Werkstoffen und Bauteilen.