Schweißtechnische Lösungen für den Transport und die Speicherung von gasförmigem und flüssigem Wasserstoff

Angesichts der dringenden Notwendigkeit, die CO2-Emissionen zu verringern, sind erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie für die Erreichung der Ziele von entscheidender Bedeutung. Ein Nachteil ist jedoch ihre unregelmäßige Verfügbarkeit. Wasserstoff gilt als die Lösung, um eine stabile Energieerzeugung für erneuerbare Energien zu gewährleisten, und es wird erwartet, dass er in einem integrierten Kreislauf mit erneuerbaren Quellen ein beliebter Energieträger wird. Um diesen Übergang erfolgreich zu gestalten, werden Pipelines, Tanker und Speicher für Wasserstoff benötigt, was eine große Herausforderung darstellt. voestalpine Böhler Welding entwickelt Schweißzusatzwerkstoffe, die für diese neue industrielle Herausforderung geeignet sind, um die Zukunft des Wasserstofftransports und der Speicherung zu unterstützen.

Der Transport und die Speicherung von Wasserstoff erfolgt über Pipelines und Lagertanks, die ähnliche Schweißverfahren wie in der Öl- und Gasindustrie erfordern. Da Wasserstoff jedoch dazu neigt, schwere Defekte wie Risse und Porosität in Schweißverbindungen zu verursachen, ergeben sich zusätzlich besondere Herausforderungen. Die Gewährleistung der Sicherheit in einer 100-prozentigen Wasserstoffumgebung ist von entscheidender Bedeutung und erfordert eine präzise Einschätzung der möglichen Wasserstoffversprödung des Stahls. Die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff bei hohem Druck (bis zu 200 bar) stellt eine große Anforderung für Werkstoff- und Schweißtechniker dar. Der Schutz vor Defekten und Versprödung hat beim Bau von Wasserstoffbehältern nach wie vor höchste Priorität.

Grünes Ammoniak spielt in der Wasserstoffindustrie eine entscheidende Rolle, denn es dient sowohl als Ausgangsstoff für die chemische Industrie als auch als Energieträger für den Wasserstofftransport. Die Verwendung von Ammoniak als Energieträger verringert das Risiko explosiver Wasserstoffgemische. Nach dem Transport kann Ammoniak für verschiedene Anwendungen wieder in H2 umgewandelt oder als Ausgangsstoff und Brennstoff in Turbinen zur Erzeugung von CO2-freiem Strom verwendet werden. Um eine sichere Lagerung und einen sicheren Transport zu gewährleisten, müssen Schweißingenieure das Problem von Spannungsrisskorrosion bei kondensiertem, wasserfreiem Ammoniak lösen. Sie wählen Werkstoffe mit Zugfestigkeiten bis zu 70KSi (485 MPa) aus und verschweißen sie sorgfältig mit geeigneten Zusatzwerkstoffen. voestalpine Böhler Welding verfügt über die Erfahrung und das Portfolio für den Bau von Ammoniaklagertanks.

voestalpine Böhler Welding führte Versuche an verschiedenen geschweißten Bauteilen (Rohre, Behälter, etc.) durch, um deren Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung zu bewerten. Die Tests wurden nach der Methode der konstanten Belastung durchgeführt, die es ermöglicht, die maximale Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff zu bestimmen, die die Werkstoffe aushalten können, ohne dass ein Versagen aufgrund von Wasserstoffversprödung bei konstanter Belastung eintritt.

Die ausgewählten Schweißzusatzwerkstoffe, die im Druckbehälter- und Rohrleitungsbau verwendet werden, wurden getestet, und die Ergebnisse zeigten, dass die Produkte von Böhler Welding eine geringe Neigung zur Wasserstoffversprödung in einer H2-Gasumgebung aufweisen.

Wasserstoff kann wie Erdgas bei extrem niedrigen Temperaturen (-253 °C) verflüssigt werden, um eine effiziente Lagerung und einen effizienten Transport zu ermöglichen, insbesondere bei Überseetransporten, bei denen Pipelines nicht praktikabel sind. Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit bei solch niedrigen Temperaturen zu gewährleisten, wird für die Herstellung von Flüssigwasserstofftanks in der Regel rostfreier Stahl verwendet, da er auch unter Minusgraden robust ist. voestalpine Böhler Welding ist auf die Herstellung von Schweißzusatzwerkstoffen aus rostfreiem Stahl für kritische Anwendungen bei kryogenen Temperaturen, einschließlich verflüssigtem Erdgas, spezialisiert. Die Produktpalette von voestalpine Böhler Welding, wie Böhler ASN 5 und Thermanit 18/17 E Mn, gewährleistet außergewöhnliche Eigenschaften auch bei Temperaturen unter -196 °C. voestalpine Böhler Welding entwickelt sein Portfolio kontinuierlich weiter, um die ASME-Anforderungen zu erfüllen.