08. Dezember 2022 | Ob metallische Werkstoffe in Bauteilen für das alternative Betriebsmedium Wasserstoff geeignet sind, ist eine wichtige Frage für die Arbeitspraxis. TÜV Süd prüft und zertifiziert Werkstoffe auf ihre H2-Verträglichkeit.
Hierzu werden Werkstoffe elektrochemisch und in gasförmigen Atmosphären mit Wasserstoff beladen. Herausforderungen bei der Transformation zu einer Wasserstoffwirtschaft gibt es auf System-, Komponenten- und Werkstoffebene: In stationären und mobilen Systemen kann Wasserstoff metallische Werkstoffe verspröden und somit die Lebensdauer stark beeinflussen.
„Oft sind Einzelfallprüfungen notwendig, damit Bauteile unter solchen Bedingungen sicher betrieben werden können“, sagt Dr. Christopher Tom Engler, Werkstoffexperte bei der TÜV Süd Chemie Service GmbH am Standort Frankfurt am Main.
Für die Prüfung nach der amerikanischen Norm ANSI-CSA CHMC 1-2014 werden metallische Proben üblicherweise in einer Druckatmosphäre aus H2 geprüft. Das ist allerdings mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden.
„In unserem hochmodernen Werkstofflabor in Kalbach gehen wir daher anders vor“, so Dr. Engler. „Wir beladen die Proben mit Wasserstoff, der durch elektrochemische Reaktionen entsteht.“
Wie die Materialien darauf reagieren, zeigen die Ergebnisse mechanischer Belastungstests und elektronenmikroskopischer Untersuchungen. Mit dieser Prüfmethode schaffen die TÜV Süd Experten eine vergleichbare Qualität und Verlässlichkeit der Ergebnisse wie bei der konventionellen Prüfmethode mit einer Druckbeaufschlagung, aber zu deutlich günstigeren Konditionen.
Ein weiterer Vorteil: Die Kunden erhalten nicht nur die Ergebnisse der Werkstoffprüfung, sondern auch den Eignungsnachweis der H2-Verträglichkeit durch ein entsprechendes Zertifikat – beides aus einer Hand.
Wie anfällig sind Stähle für Wasserstoffversprödung?
Neben Werkstoffen prüft und zertifiziert TÜV Süd auch verschiedenste Komponenten auf ihre H2-Verträglichkeit. Im Wasserstoff Prüflabor in Garching bei München werden beispielsweise Druckregler, Sensoren, Ventile, Leitungen oder Verteilersysteme genaustens untersucht.
„Wir haben das nötige Equipment und Know-how, um die H2-Verträglichkeit und Sicherheit von Bauteilen und Systemen zuverlässig und wirtschaftlich zu testen und bei Eignung entsprechende Zertifikate auszustellen“, sagt Martin Sekura, Hydrogen Business Development Manager bei der TÜV Süd Product Service GmbH.
Mit einem weltweit tätigen Automobilzulieferer, der führend auf dem Gebiet der Fertigung von Verteilersystemen (Leitungen und Ventile) für wasserstoffbetriebene Personen- und Lastfahrzeuge ist, wurde im Rahmen einer Forschungskooperation ein Benchmark zu den unterschiedlichen Prüfmethoden durchgeführt.
Während dieses Projekts haben die TÜV-Experten die Anfälligkeit von niedrig legierten Kohlenstoffstählen sowie hochlegierten Stählen für eine Wasserstoffversprödung in unterschiedlichen Wärmebehandlungszuständen untersucht.
Martin Sekura: „Durch dieses Projekt erhält unser Kooperationspartner nicht nur umfassende Kenntnis über das Werkstoffverhalten in seinen Verteilersystemen, sondern auch den Nachweis der Wasserstoffverträglichkeit seiner Produkte – ein deutliches Plus bei Produktsicherheit und Transparenz.“
