TY - CONF A1 - Bernardy, Christopher A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kluge, Martin A1 - Schalau, Bernd A1 - Kant, Hanjo A1 - Schulze, Marcel A1 - Orchini, Alessandro ED - Nabizada, A. ED - Dechany, A. ED - B. Carré, B. ED - Stendardo, E. ED - Lappa, F. ED - Vanlaere, J. ED - Mendoza, M.J. ED - Dejonghe, M. ED - Daese, M. ED - Namazifard, N. ED - Jacops, R. ED - Jottrand, S. ED - Pahlavan, S. T1 - Real scale safety investigations of hydrogen jet flames at high pressure N2 - In order to reduce the human footprint of CO2 emissions and limit global warming effects hydrogen combustion is becoming increasingly important. To enable fuel cells and gas turbines to operates this carbon free fuel, unprecedently large amounts of hydrogen need to be produced and safely transported and stored. The investigation of the effects of accidents involving hydrogen is therefore becoming of outmost importance. Since hydrogen is usually stored and transported under pressure, one scenario to be considered is the release of hydrogen from a leakage with subsequent ignition. The resulting jet flame must be characterized with respect to the thermal radiation emitted into the environment to define safety regulations. Various models that characterize the resulting flame shape and radiation already exist in the literature, but these are mainly based on empirical data from hydrocarbon jet flames.[1-4] To verify these models, a H2 Jet Flame project conducted at BAM, is investigating the safety of momentum driven hydrogen jet flames. For this purpose, large-scale tests are carried out at the Test Site Technical Safety (BAM-TTS). The object of the investigations is to assess the effects of real scale release scenarios regarding flame geometry and the thermal radiation emitted. Parameters such as release angle, leakage diameter (currently 1 mm to 10 mm), pressure (currently up to max. 250 bar) and mass flow (up to max. 0.5 kg/s) are varied. In addition, influences such as the type of ignition, ignition location as well as delayed ignition can also be investigated. The gained knowledge will be compared with existing jet flame models, to validate these and identify a possible need for further development. In particular, the focus will be laid on the thermal radiation of hydrogen flames. The challenge here is the visualization and characterization of the flame geometry in an open environment. Visualization is performed using infrared (IR) camera systems from at least two viewing angles. Measurements of the heat radiation of jet flames, which can be found in the literature, are mostly based on unsteady outflow conditions. The experimental setup used here allows for the generation of a steady-state outflow for several minutes and thus a direct comparability with existing (steady-state) models. Furthermore, the tests can be carried out for comparative measurements with hydrocarbons (methane, etc.) as well as mixtures of hydrogen and hydrocarbons. T2 - European PhD Hydrogen Conference 2024 (EPHyC2024) CY - Gent, Belgium DA - 20.03.2024 KW - Thermal radiation KW - Release KW - Hydrogen KW - Jet flame PY - 2024 SP - 551 EP - 556 AN - OPUS4-59910 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bernardy, Christopher T1 - Thermal Radiation Investigations of Real-Scale Hydrogen Jet Flames at High Pressure N2 - In order to reduce global warming, the use of hydrogen as a renewable energy source is becoming more important. To enable this transition, unprecedently large amounts of hydrogen need to be safely transported and stored. Since hydrogen is usually stored and transported under pressure, one scenario to be considered is the release of hydrogen from a leakage with subsequent ignition. The resulting jet flame must be characterized with respect to the thermal radiation emitted into the environment to define safety distances. Various models that characterize the resulting flame shape and radiation already exist in the literature, but these are mainly based on empirical data from hydrocarbon jet flames. To verify the applicability of these models to hydrogen, real-scale tests are carried out at the BAM Test Site for Technical Safety (BAM-TTS) with the aim to assess the flame geometry and the emitted thermal radiation. Parameters such as leakage diameter (currently up to 30 mm), pressure (currently up to max. 250 bar) and mass flow (up to max. 0.5 kg/s) are varied. In particular, the focus will be laid on the measurement and modelling of the thermal radiation. The challenge here is the characterization of the flame geometry in an open environment and its impact on the thermal radiation. Existing heat radiation data from literature are mostly based on unsteady outflow conditions. The experimental setup used here allows for the generation of a steady-state outflow for several minutes and thus a direct comparability with existing (steady-state) models. Furthermore, stationary outflow tests with hydrocarbons (methane) were also carried out, which are intended to serve as reference tests for checking flame models based on hydrocarbon data. Following from the experimental investigations, modelling parameters such as the Surface Emissive Power (SEP) and the radiant heat fraction for hydrogen and methane will be compared to literature data. T2 - Center for Hydrogen Safety Americas Conference, American Institute of Chemical Engineers CY - Las Vegas, NV, USA DA - 21.05.2024 KW - Thermal radiation KW - Hydrogen KW - Release KW - Jet flame PY - 2024 AN - OPUS4-60195 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Drexler, Andreas A1 - Konert, Florian T1 - Hydrogen Solubility in Steels – What is the Role of Microstructure? N2 - Hydrogen gas plays a key role in the European energy transition strategy. When transmitting and storing compressed hydrogen gas, safety is one of the most important conditions. With increasing hydrogen pressure and temperature, more hydrogen is absorbed by the steel components, such as pipelines or valves, and may lead to embrittlement. Although, a deep understanding of microstructure on the hydrogen solubility in steels is missing. Classical Sieverts’ law is only valid at high temperatures and low gas pressures. For that purpose, new theory is presented, which explains the role of microstructure on hydrogen solubility. Hydrogen trapping at microstructural defects is a thermally activated mechanism and causes an increase of the hydrogen solubility with decreasing temperatures. This mechanism has to be considered in cryogenic applications, such liquid or compressed hydrogen storage. T2 - EPRI Workshop on Hydrogen Embrittlement 2024 CY - Oxford, UK DA - 23.06.2024 KW - Hydrogen KW - Sieverts’ law KW - Hydrogen solubility in steels KW - Hydrogen trapping PY - 2024 AN - OPUS4-60477 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Konert, Florian T1 - Evaluating X65 pipeline steel using the hollow specimen technique N2 - This presentation describes the usability of the hollow tensile specimen technique for in-situ material testing in a hydrogen atmosphere. In addition, the presentation provides an outlook on the methodology for investigating the suitability of pipeline steels and their weld seams for hydrogen operation. T2 - EPHyC 2024 CY - Ghent, Belgium DA - 19.03.2024 KW - Hydrogen embrittlement KW - Hollow specimen technique KW - Pipeline steel KW - SSRT PY - 2024 AN - OPUS4-59746 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Combined effect of heating rate and restraint condition on stress relief cracking susceptibility during PWHT of thick walled Cr Mo V steel submerged arc welded joints N2 - Contemporary steels creep-resistant steels like the 13CrMoV9-10 are used as thick plates e.g., for applications in hydrocrackers. The large plate thickness requires high efficiency welding processes like submerged arc welding (SAW) and a mandatory post weld heat treatment (PWHT). The PWHT-parameters stem from a combination of empirical knowledge and traditional experiments on free shrinking (FS) welds. In that connection, the formation of so-called stress-relief cracking (SRC) must be anticipated. The SRC susceptibility of a welded component is a complex combination and interaction of com-ponent specific, thermal, and metallurgical factors. Many of which have to date not been conclusively researched. For example, it is well known that SRCs develop during PWHT due to formation and growth of carbides on prior austenite grain boundaries, resulting in a significant hardness increase (secondary hardening) and toughness decrease. This leads to a high SRC susceptibility of the coarse grain heat-affected zone (CGHAZ) of the last weld bead during PWHT. This is intensified in case of high residual stresses from the component-specific, structurally induced stiffness. In combination with multi-layer welding this leads to a multiaxial stress distribution. Nonetheless, the combined effect of PWHT and high-residual stresses on the SRC formation is merely unknown. For that reason, this study presents the effect of different heating rates in conjunction with a certain component stiffness. For that reason, SAW joints of 13CrMoV9-10 steel were investigated under FS and defined external restraint condition. T2 - 77th IIW Annual Assembly and International Conference, Meeting of Commission II-A CY - Ixia, Rhodes, Greece DA - 07.07.2024 KW - Stress relief cracking KW - Submerged arc welding KW - Post weld heat treatment KW - Cr-Mo-V steel PY - 2024 AN - OPUS4-60675 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Quantitative Bestimmung von Wasserstoff durch Heißgasextraktion: Erfahrungen und Grenzen N2 - Die Trägergas-Heißextraktion (TGHE) mit Warmauslagerung (d.h. ohne Schmelzen der Proben) ist eine häufig angewandte Technik zur Bestimmung von Wasserstoff, u.a. für Schweißverbindungen aber auch allgemein für Metalle geeignet. Die TGHE basiert auf der beschleunigten Wasserstoffausgasung aufgrund der thermischen Aktivierung bei erhöhten Temperaturen. Die Norm ISO 3690 schlägt hierzu verschiedene Probengeometrien sowie die erforderliche Mindestextraktionszeit in Abhängigkeit der Temperatur vor. Die vorliegende Präsentation fasst die Ergebnisse und Erfahrungen zahlreicher Testläufe an der BAM der letzten 15 Jahre mit unterschiedlichen Probentemperaturen, Geometrien, etc. zusammen, die die Wasserstoffbestimmung beeinflussen können. Dabei handelt es sich insbesondere um die Bewertung des Absorptionskoeffizienten für Infrarotstrahlung der Probenoberfläche, die begrenzte Empfindlichkeit von WLD im Vergleich zum MS, die Temperaturmessung, u.v.m. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Temperatur die treibende Kraft der TGHE ist. Es werden Vorschläge zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Wasserstoffbestimmung gemacht, die von der Stabilität des Wasserstoffsignals während der Extraktion und der Auswertung der aufgezeichneten Daten abhängt. Im Allgemeinen ist eine unabhängige Temperaturmessung mit Dummy-Proben für die weitere Datenanalyse nützlich, insbesondere wenn diese Daten für die Berechnung der Einfangkinetik verwendet werden. T2 - Herbstsitzung des DGM Arbeitskreises "Materialprüfung unter Wasserstoff" CY - Dortmund, Germany DA - 19.11.2024 KW - Wasserstoff KW - Trägergasheißextraktion KW - Messung KW - Massenspektrometrie KW - Schweißen PY - 2024 AN - OPUS4-61721 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Quackatz, Lukas A1 - Griesche, Axel A1 - Nietzke, Jonathan A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In situ measurement of hydrogen concentration in steel using laser‑induced breakdown spectroscopy (LIBS) N2 - The ISO 3690 standard “Determination of hydrogen content in arc weld metal” requires a thermal activation of the diffusible hydrogen in a piece of weld metal for the subsequent ex situ concentration measurement by carrier gas hot extraction CGHE or thermal desorption spectroscopy (TCD). Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) offers a time and spatially resolved, almost non-destructive, in situ measurement of hydrogen at surfaces without sample preparation. We measured hydrogen in steels, which were charged either electrochemically or by high-pressure hydrogen gas, and compared the results. Further, the feasibility of quantitative hydrogen line scan measurements with LIBS was demonstrated by measuring hydrogen at water jet cut surfaces. The hydrogen concentrations measured with the help of LIBS were compared with CGHE measurements. It was observed that hydrogen can be reliably measured with LIBS for concentrations larger than 2 wt.-ppm. The maximum hydrogen concentration achieved using electrochemical charging was 85.1 ppm. The results show that LIBS is a promising technique for time- and spatially resolved measurements of hydrogen in steels. T2 - IIW Annual Assembly 2023 CY - Singapore KW - LIBS KW - Hydrogen measurement KW - Welding KW - Stainless steel KW - Diffusible hydrogen PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-593664 DO - https://doi.org/10.1007/s40194-023-01677-2 SP - 1 EP - 9 PB - Springer AN - OPUS4-59366 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Quackatz, Lukas A1 - Westin, Elin Marianne A1 - Griesche, Axel A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Treutler, Kai A1 - Wesling, Volker A1 - Wessman, Sten T1 - Assessing ferrite content in duplex stainless weld metal: WRC ‘92 predictions vs. practical measurements N2 - AbstractThe weldability of stainless steels is largely controlled by the chemical composition, and alloys with ferritic or ferritic-austenitic solidification show the highest resistance to hot cracking. As the resulting phase balance also affects the final properties, it may be beneficial to both foresee and measure the weld metal ferrite content. The WRC ‘92 constitution diagram is currently the most accurate prediction tool available, but it does not take the cooling rate into consideration and the precision may be less accurate for stainless steels with high ferrite numbers (FNs). This study aims to assess the reliability of the WRC ‘92 diagram for weld metals with FN  50. The chemical composition was altered through gas tungsten arc welding (GTAW) of UNS S32205 with ER347 filler wire that had been coated using physical vapor deposition (PVD) with either niobium (Nb), copper (Cu), nickel (Ni), manganese (Mn), carbon (C), or silicon (Si). The actual ferrite content was evaluated using image analysis, FeriteScope and X-ray diffraction (XRD). While predictions from the WRC ‘92 diagram were deemed acceptable for Ni, Si, and Mn, notable deviations were observed for Nb, Cu, and C. The FeriteScope exhibited a consistent trend with image analysis, albeit with slightly higher FN values, wider scatter, and the conversion factor from FN to vol% is open for discussion. The lowest accuracy and largest spread were obtained using non-contact XRD, rendering it unsuitable for ferrite measurements of welds. These findings underscore the need for improved prediction tools and appropriate measurement methods for assessing ferrite content in duplex weld metals. KW - Duplex stainless steel KW - Welding KW - Phase balance KW - Microscopy KW - Microstructure PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-618777 DO - https://doi.org/10.1007/s40194-024-01878-3 SN - 1878-6669 VL - 69 IS - 1 SP - 31 EP - 45 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-61877 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Welding of in service hydrogen pipelines for repair and maintenance purposes Concepts and Challenges N2 - Hydrogen will make a decisive contribution to a sustainable large-scale energy supply, the transport of which will be based on long-distance pipeline grids. Previous material compatibility studies have shown that the currently used low-alloy pipe steels are generally suitable for hydrogen pipelines. However, this cannot be directly transferred to the case of repair welding. For technical and economic reasons, welding work on hydrogen pipelines in service is usually carried out during operation under continuous pressure and gas flow. In this context, concepts such as hot tapping and stoppling are well established in natural gas (NG) grids and crude oil transportation. In hot tapping, a pressurized pipeline is drilled by flanging a sealed, pressure-tight system consisting of a shut-off valve and drilling equipment. For this purpose, sleeves (made of preformed cylindrical half-shells) must be welded by longitudinal seams and then welded to the product-carrying pipeline by circumferential girth welds. Preheat temperatures of approximately 100 °C must be maintained for most manual metal arc (MMA) / shielded metal arc welding (SMAW) and 250 °C for the interpass temperature in multi-pass welding. This is particularly important for thin-walled pipelines because the austenitizing temperature is exceeded on the inside of the pipeline when the girth welds are welded. As a result, significantly higher hydrogen absorption in the pipeline steel is expected, with possible degradation of mechanical properties or cracking. T2 - MSE 2024: International Materials Science and Engineering Congress CY - Darmstadt, Germany DA - 24.09.2024 KW - Hydrogen KW - Repair welding KW - Pipelines KW - In-service PY - 2024 AN - OPUS4-61155 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Joining technology for the new hydrogen economy: Current need and future perspectives N2 - This presentation gives an overview on the importance of joining processes for component fabrication in hydrogen technologies. For that reason, the current need and future research and developement activites are highlighted for the three technological fields: hydrogen storage, transport and use (in terms of the emerging field of additive manufacturing). Finally, some remarks are given for necessary changes in the standardization. T2 - Laser Colloquium Hydrogen 2024 CY - Aachen, Germany DA - 10.09.2024 KW - Hydrogen technologies KW - Joining KW - Welding KW - Challenges KW - Standardization PY - 2024 AN - OPUS4-61012 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kaiser, Sebastian T1 - Vorstellungsvortrag: "H2-SuD" - Einfluss des Schweißens auf die Wasserstoffaufnahme und Degradation im Betrieb befindlicher H2-Ferngasleitungen N2 - Zur Umsetzung der wasserstoffbasierten Energiewende ist eine zuverlässige Transportinfrastruktur unverzichtbar. Hierfür ist die Nutzung großer Teile des vorhandenen Erdgasnetzes vorgesehen. Im Rahmen von Reparatur- und Wartungsarbeiten ist das Schweißen im Betrieb an Erdgaspipelines Stand der Technik. In Verbindung mit Wasserstoff wirft diese Technik jedoch Fragen der Materialverträglichkeit auf. Das im Vortrag vorgestellte Projekt H2SuD leistet Beiträge zur Aufklärung des Einflusses von Reparaturschweißprozessen auf die Wasserstoffaufnahme und Degradation im Betrieb befindlicher H2 Gasleitungen. Ein Schwerpunkt des Vortrages liegt auf der im Projekt erarbeiteten Prüfmethode für Modellversuche, mit denen der Einfluss von Schweißen im Betrieb an Pipelines auf die Wasserstoffaufnahme getestet wird. Die Durchführung erster Versuche und dabei erzielte Ergebnisse werden präsentiert. T2 - Bacheloranden-, Masteranden-, Doktoranden Kolloquium (BMDK) OvGU Magdeburg CY - Magdeburg, Germany DA - 17.01.2024 KW - Pipeline KW - Prüfverfahren KW - Schweißen KW - Reparatur KW - Wasserstoff PY - 2024 AN - OPUS4-59447 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - "H2-SuD" Einfluss des Schweißens auf die Wasserstoffaufnahme und Degradation im Betrieb befindlicher H2-Ferngasleitungen, Statusbericht – März 2024 N2 - Die Umstellung der Wirtschaft auf wasserstoffbasierte Energieversorgung soll in Deutschland vor allem auf Basis der Umstellung des bestehenden Erdgasnetzes erfolgen. ­Dabei sollen ca. 90 % dieser Fernleitungsnetze auf dem bestehenden Erdgasnetz basieren. Die Beimischung von Wasserstoff zum Erdgas als auch der reine Wasserstofftransport werfen jedoch die Frage auf, ob und wie kompatibel die eingesetzten Materialien sind. Die Reparatur- und Erweiterungsfähigkeit von Erdgas-Bestandspipelines ist zu klären, wenn diese auf Wasserstoff umgestellt werden. Denn gerade Gashochdruckleitungen müssen regelmäßig gewartet und erweitert werden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen. Insbesondere das Schweißen unter Betriebsdruck bzw. an in Betrieb befindlichen Gasleitungen ist eine der wichtigsten Instandhaltungstechnologien, unabhängig von der Zusammensetzung des geförderten Mediums. Es ist daher dringend notwendig, eine geeignete Teststrategie zu erarbeiten, welche die nötigen Vorrausetzungen für sicheres Schweißen an in Betrieb befindlichen Druckwasserstoffleitungen schafft und entsprechende Kriterien für die Praxis liefert. Im Projekt H2-SuD - Einfluss des Schweißens auf die Wasserstoffaufnahme und Degradation im Betrieb befindlicher H2-Ferngasleitungen - soll geklärt werden, ob und wie stark mit einer Eigenschaftsdegradation geschweißter Rohrstähle in Gasnetzen in Folge einer Wasserstoffaufnahme zu rechnen ist. Die Präsentation gibt dazu einen kurzen Überblick über den aktuellen Status des Projektes. Die Förderung erfolgt im Rahmen der DVGW-Innovationsprogammes Wasserstoff (Nr. G 202131). T2 - DVGW - Arbeitsgruppentreffen CY - Berlin, Germany DA - 19.03.2024 KW - Wasserstoff KW - Pipeline KW - Reparaturschweißen KW - Betrieb KW - Hochdruck PY - 2024 AN - OPUS4-59758 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Wasserstoffabhängige mechanische Eigenschaften der Schweißnahtgefüge niedriglegierter Stähle für Ferngasleitungen N2 - Der Vortrag stellt aktuelle Ergebnisse des Fosta-Forschungsprojektes P1668 vor. Ziel ist hier, die Wasserstoffresistenz geschweißter Mikrostrukturen gängiger und neuer Pipeline-Stählen zu untersuchen. Im Fokus stehen hierbei durch physikalische Simulation nachgebildete, schweißnahtähnliche Mikrostrukturen in Form von (1) Wärmeeinflusszonen mit unterschiedlicher Abkühlgeschwindigkeit und (2) angelassene Zonen zur Simulation der typischen Mehrlagenschweißungen. Aus diesen repräsentativen Mikrostrukturen werden Zugproben extrahiert welche elektrochemisch oder mit Druckwasserstoff beladen werden. Aus diesen wird dann eine Datenbasis der spezifischen mechanische Eigenschaften unter Wasserstoff bereitgestellt. Die so entwickelte, praxisorientierte Prüfstrategie ermöglicht die schnelle und zuverlässige Bewertung sowohl in Betrieb befindlicher als auch neuer Rohrleitungswerkstoffe. T2 - Herbstsitzung des DGM Arbeitskreises "Materialprüfung unter Wasserstoff" CY - Dortmund, Germany DA - 19.11.2024 KW - Wasserstoff KW - Pipeline KW - Mechanische Kennwerte KW - Schweißen KW - Prüfung PY - 2024 AN - OPUS4-61750 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Unter Druck gesetzt: Die unterschätzte Bedeutung des In-Service-Schweißen für die Wasserstoffinfrastruktur der Zukunft N2 - Wasserstoff leistet als Energieträger der Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung. Der Transport wird vorwiegend durch das europäische Ferngasleitungsnetz erfolgen. Bisherige Untersuchungen zeigen, dass bisher verwendete Rohrstähle grundsätzlich für den Wasserstofftransport geeignet sind. Diese Eignung ist nicht direkt auf Reparaturfragestellungen im Betrieb übertragbar, da Schweißungen aus technisch-ökonomischen Gründen oft unter fortwährendem Gasfluss durchgeführt werden. Ein im Erdgasnetz angewandtes Konzept ist das Anbohren druckführender Pipelines („Hot Tapping“). Dazu werden Zylinderhalbschalen zuerst durch Längs- und dann per Rohrrundnähten an die Pipeline geschweißt. Essenziell ist dabei die maßgeschneiderte Wärmeeinbringung, um das „Durchbrennen“ in die Pipeline zu vermeiden. Für zukünftige Wasserstoffpipelines liegt der Fokus u.a. auf dünnwandigen Leitungen. Im Gegensatz zu Erdgas, führen die beim Schweißen erreichten hohen Temperaturen an der Innenseite der Pipeline zu einer zusätzlichen Wasserstoffaufnahme in den Rohrstahl mit möglicher Materialdegradation. Zur praktischen Lösung der Fragestellung, sind internationale Aktivitäten im Gang. Diese umfassen bspw. die Möglichkeiten und Weiterentwicklung von realistischen Prüfkonzepten (u.a. durch maßstäbliche Bauteilversuche). Dazu untersucht die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in einem DVGW-geförderten Kooperationsprojekt zusammen mit den grossen Gasnetzbetreibern, die Frage der Übertragbarkeit der Schweißkonzepte der Erdgastechnik auf zukünftiger Wasserstoffpipelines. T2 - Herbstsitzung des DGM Arbeitskreises "Materialprüfung unter Wasserstoff" CY - Dortmund, Germany DA - 19.11.2024 KW - Wasserstoff KW - Pipeline KW - Reparaturschweißen KW - Komponententest PY - 2024 AN - OPUS4-61723 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sklorz, Christian T1 - Qualification of protective splinter barrier for fire resistance testing of CPVS N2 - There will be an experimental setup with a qualification of protective splinter barrier for fire resistance testing of CPVs presented. Various methods of qualifying the test stand enclosure are shown and the results are examined individually. A total of 14 explosion tests were carried out. Furthermore, the enclosure was examined for the influence of wind. T2 - Visit Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) CY - Berlin, Germany DA - 30.08.2024 KW - Protective splinter barrier KW - Fire testing KW - Blast testing KW - Wind meassurement KW - CPV PY - 2024 AN - OPUS4-61455 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kästle, Emanuel D. T1 - Failure monitoring and classification from acoustic emission tests on impact-damaged hydrogen composite pressure vessels N2 - Composite overwrapped pressure vessels (COPV) for hydrogen will play an important role in emission free mobility and energy storage. The DELFIN project (2018 – 2022) was set up with the goal of developing improved COPVs that are lighter, cheaper and more durable. A key aspect of this project was to conduct full-scale impact tests with different gas pressure levels that were used to evaluate the vessels’ crash performance and to verify numerical impact simulations. These tests were followed by controlled pressure experiments until the burst pressure was reached. The procedure was monitored with acoustic emission testing (AT) and subsequent computer tomography (CT). The residual COPV stability and the AT results are compared to different scenarios regarding the impact energies and impact angles. The event localization from AT shows a clear correlation of the emitted energy with the damaged areas. We classify the recorded signals into groups that can be related to the failure mechanism and compare those to the pressure evolution before failure of the COPV. All tests indicate that large impact energies lead to a significant reduction of the burst pressure of COPVs, whereas a higher internal pressure can have a stabilizing effect that reduces the damaging effect. T2 - EWGA2024 36th Conference of the European Working Group on Acoustic Emission, 18-20 September 2024, Potsdam, Germany CY - Potsdam, Germany DA - 18.09.2024 KW - Acoustic Emission KW - Carbon-Fibre Overwrapped Pressure Vessels KW - Impact Damage KW - Cluster Analysis KW - Frequency Features PY - 2024 AN - OPUS4-61674 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Konert, Florian T1 - Mechanische Eigenschaften der Längsschweissnaht einer X65-Pipeline in Druckwasserstoffatmosphäre N2 - Die stetig steigende Nachfrage nach erneuerbaren Energieträgern führt dazu, dass große Mengen an Wasserstoff transportiert werden müssen. Da Pipelines eine kostengünstige Möglichkeit zur Verteilung von gasförmigem Wasserstoff bieten, muss die Wechselwirkung zwischen Wasserstoff und den Rohrleitungsmaterialien sorgfältig untersucht werden, da Wasserstoff unter bestimmten Bedingungen eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften bewirken kann. Insbesondere Schweißnähte, von denen man annimmt, dass sie anfälliger für die Degradation durch Wasserstoff sind, sind von großem Interesse. Ziel dieser Studie ist es, die Auswirkungen von gasförmigem Wasserstoff auf die mechanischen Eigenschaften einer X65-Rohrleitung und der längs verlaufenden Unterpulverschweißnaht zu untersuchen. Die Prüfungen werden mit Hilfe der Hohlkörpertechnik an zwei Arten von Proben durchgeführt: eine aus dem Grundwerkstoff (GW) und die andere als Querzugprobe (QZ), bestehend aus Grundwerkstoff und Schweißnaht, entnommen. Die Proben werden in-situ mit einem Druck von 60 bar beaufschlagt und in Zugversuchen mit langsamer Dehnrate (SSR) und einer nominellen Dehnrate von 10-5 s-1 geprüft. Die durchgeführten Versuche zeigen eine Verringerung der Einschnürung (RA) von 72 % in inerter Atmosphäre auf 52 % in Wasserstoffatmosphäre für die QZ-Probe und einen Rückgang von 73 % in inerter Atmosphäre auf 51 % für die GW-Probe. Metallographische Analysen zeigten die Rissbildung zwischen der feinkörnigen Wärmeeinflusszone (FGHAZ) und des GW sowohl für die in Wasserstoffatmosphäre geprüften Proben als auch für die Vergleichsproben. Dies lässt den Schluss zu, dass sich der Ort der Rissentstehung durch die Anwesenheit von gasförmigem Wasserstoff nicht ändert. T2 - BMDK an der OvGU Magdeburg CY - Magdeburg, Germany DA - 11.12.2024 KW - Hohlzugprobe KW - Wasserstoff KW - Pipeline KW - SSRT KW - in-situ PY - 2024 AN - OPUS4-62165 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Konert, Florian T1 - Deep Dive: Visualizing hydrogen assisted cracks in hollow specimens utilizing µCT N2 - The Deep-Dive provides a short introduction and summary of the performed tests on API X65 Pipelinesteels. The aim of the tests is the visualization of hydrogen assisted crack popagation in hollow specimens. T2 - DAAD Green Hydrogen Workshop CY - Online meeting DA - 07.05.2024 KW - Hydrogen KW - Hollow specimen technique KW - µCT KW - Hydrogen embrittlement KW - Pipeline steel PY - 2024 AN - OPUS4-60001 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Mente, Tobias A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schaupp, Thomas A1 - Zavdoveev, Anatoly T1 - Challenges for testing hydrogen-assisted cold cracking in weld seams of high-strength steel grades N2 - Hydrogen can cause weld cold cracking even days after fabrication. In this respect, higher strength steels present a challenge to established cold crack testing. In general, the tolerable hydrogen concentration for crack prevention decreases with increasing material strength. In addition, advanced welding processes require changes in weld geometry and heat input. This directly influences the formation of crack-critical microstructures, e.g. in hardened areas of the heat-affected zone. The limits of use and application of modern cold cracking tests are evaluated by (1) the externally loaded Implant-test and (2) the self-restraint Tekken-test. In particular, external mechanical stresses, which cause additional mechanical loads on the components during welding, must be considered due to the component-specific stiffness of high-strength steels. Accompanying test methods for determining hydrogen concentration and diffusion in welds are presented, such as carrier gas hot extraction for determining hydrogen concentration (ISO 3690) or temperature-dependent diffusion coefficients. These values are of great importance for a holistic approach to the evaluation of the cold cracking sensitivity of high strength steels. KW - Hydrogen KW - Welding KW - Cold cracking test KW - High-strength steel PY - 2024 DO - https://doi.org/10.37434/tpwj2024.08.01 SN - 0957-798X VL - 2024 IS - 8 SP - 3 EP - 9 PB - International Association "Welding" CY - Kyiv, Ukraine AN - OPUS4-60946 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erxleben, Kjell T1 - Reparaturschweißen zukünftiger, in Betrieb befindlicher Wasserstoffpipelines N2 - Wasserstoff leistet als Energieträger der Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung. Der Transport wird vorwiegend durch das europäische Ferngasleitungsnetz erfolgen. Bisherige Untersuchungen zeigen, dass bisher verwendete Rohrstähle grundsätzlich für den Wasserstofftransport geeignet sind. Diese Eignung ist nicht direkt auf Reparaturfragestellungen im Betrieb übertragbar, da Schweißungen aus technisch-ökonomischen Gründen oft unter fortwährendem Gasfluss durchgeführt werden. Ein im Erdgasnetz angewandtes Konzept ist das Anbohren druckführender Pipelines („Hot Tapping“). Dazu werden Zylinderhalbschalen zuerst durch Längs- und dann per Rohrrundnähten an die Pipeline geschweißt. Essenziell ist dabei die maßgeschneiderte Wärmeeinbringung, um das „Durchbrennen“ in die Pipeline zu vermeiden. Für zukünftige Wasserstoffpipelines liegt der Fokus u.a. auf dünnwandigen Leitungen. Im Gegensatz zu Erdgas, führen die beim Schweißen erreichten hohen Temperaturen an der Innenseite der Pipeline zu einer zusätzlichen Wasserstoffaufnahme in den Rohrstahl mit möglicher Materialdegradation. Zur praktischen Lösung der Fragestellung, sind internationale Aktivitäten im Gang. Diese umfassen bspw. die Möglichkeiten und Weiterentwicklung von realistischen Prüfkonzepten (u.a. durch maßstäbliche Bauteilversuche). Dazu untersucht die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in einem DVGW-geförderten Kooperationsprojekt mit Gasnetzbetreibern, die Frage der Übertragbarkeit der Schweißkonzepte der Erdgastechnik auf zukünftiger Wasserstoffpipelines. T2 - DVS CONGRESS 2024 CY - Erfurt, Germany DA - 16.09.2024 KW - Schweißen KW - Reparatur KW - Wasserstoff KW - Pipeline PY - 2024 AN - OPUS4-61076 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kaiser, Sebastian A1 - Erxleben, Kjell A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Repair Welding of In-Service Hydrogen Pipelines - Concepts and Challenges N2 - Hydrogen is set as the energy carrier of tomorrow for a more sustainable fossil fuel free future. As this necessitates a reliable transport infrastructure, repurposing of the existing natural gas grid is planned. With regards to the well-known effect of hydrogen embrittlement, the compatibility of utilized materials must be investigated. First comprehensive studies on pipeline material hydrogen compatibility indicate that these materials can be applied to a certain extent. Nonetheless, the material compatibility is currently of high interest and focus of numerous research projects worldwide. However, pipelines require frequent maintenance and repair work. As part of these, in some cases it is necessary to do weldments onto pipelines while they are pressurized. This in-service welding introduces additional challenges for the material compatibility. Due to the resulting high temperatures, the metallurgical changes in the material and of course the presence of high-pressure hydrogen in the pipeline, additional investigations need to be conducted to ensure that no critical material degradation because of increased hydrogen absorption occurs and an overall material compatibility is given. For this reason, the present paper introduces in-service welding on pipelines. An overview of current research projects that deal with the application of in-service welding specifically on hydrogen pipelines and the emerging problems when applying these techniques on hydrogen pipelines is given. Methods of material testing, their limits and possible solutions are presented and discussed. T2 - 2024 15th International Pipeline Conference CY - Calgary, Alberta, Canada DA - 23.09.2024 KW - Hydrogen KW - Pipeline KW - Welding KW - In-Service PY - 2024 SN - 978-0-7918-8856-8 DO - https://doi.org/10.1115/IPC2024-133052 SP - 1 EP - 6 PB - The American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York AN - OPUS4-62262 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erxleben, Kjell T1 - Challenges in repair welding of in-service h2-pipelines N2 - Hydrogen will be one of the most important energy carriers of tomorrow. For the necessary large-scale and long-distance transportation, a reliable pipeline infrastructure is required. It is meanwhile in the most countries accepted to follow a two-way strategy by (I) repurposing the existing natural gas (NG) grid combined with (II) the installation of new pipelines. For example, in Europe a so-called European Hydrogen Backbone (EHB) is planned for 2040. Currently, 28 countries work together to establish a hydrogen pipeline grid of several thousands of kilometers. In that connection, a wide number of materials are used with different thicknesses, strength levels, chemical composition, surface conditions and so on. Worldwide research projects suggest the general compatibility of the currently applied pipeline steels e.g., in Germany the “SysWestH2” project. Nonetheless, the hydrogen gas grid will require regular inspections, repair, and maintenance. In addition, sometimes pipeline tees are required to connect new grids or pipelines the existing infrastructure. From that point of view, existing concepts from NG-grids must be investigated in terms of the transferability to hydrogen service. An overview on occurring challenges for this hydrogen transition, especially for in-service weld repair procedures is given in this presentation. T2 - AMPP 2024 - The Association for Materials Protection and Performance CY - Genoa, Italy DA - 09.06.2024 KW - In-service KW - Pipeline KW - Repair welding KW - High-pressure KW - Hydrogen PY - 2024 AN - OPUS4-60327 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wätzold, Florian A1 - Popiela, Bartosz A1 - Mayer, Jonas T1 - Methodology for AI-Based Search Strategy of Scientific Papers: Exemplary Search for Hybrid and Battery Electric Vehicles in the Semantic Scholar Database N2 - The rapid development of artificial intelligence (AI) has significantly enhanced productivity, particularly in repetitive tasks. In the scientific domain, literature review stands out as a key area where AI-based tools can be effectively applied. This study presents a methodology for developing a search strategy for systematic reviews using AI tools. The Semantic Scholar database served as the foundation for the search process. The methodology was tested by searching for scientific papers related to batteries and hydrogen vehicles with the aim of enabling an evaluation for their potential applications. An extensive list of vehicles and their operational environments based on international standards and literature reviews was defined and used as the main input for the exemplary search. The AI-supported search yielded approximately 60,000 results, which were subjected to an initial relevance assessment. For the relevant papers, a neighbourhood analysis based on citation and reference networks was conducted. The final selection of papers, covering the period from 2013 to 2023, included 713 papers assessed after the initial review. An extensive discussion of the results is provided, including their categorisation based on search terms, publication years, and cluster analysis of powertrains, as well as operational environments of the vehicles involved. This case study illustrates the effectiveness of the proposed methodology and serves as a starting point for future research. The results demonstrate the potential of AI-based tools to enhance productivity when searching for scientific papers. KW - Search strategy KW - Methodology KW - Artificial intelligence KW - Literature review KW - Battery electric vehicles KW - Hydrogen-powered vehicles PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-622012 DO - https://doi.org/10.3390/publications12040049 VL - 12 IS - 4 SP - 1 EP - 16 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-62201 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz T1 - Experimental study on the impact of manufacturing process related residual stresses in wound composite material on the operational safety of H2 pressure vessels N2 - The presentation is an update on the progress of the PhD Project. It focuses on the experimental investigation of the impact of residual stresses on the reliability of type 4 composite pressure vessels. T2 - Summer School 2024 - BTU-BAM Graduate School "Trustworthy Hydrogen" CY - Cottbus, Germany DA - 07.10.2024 KW - Composite KW - Pressure vessel KW - Residual stresses KW - Burst test PY - 2024 AN - OPUS4-61272 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. T1 - Leichtbau von Gasspeichern - unsere Werkzeuge für den Leichtbau N2 - Der Vortrag stellt dar, wie die aktuellen Maßnahmen im Bereich der Sicherheitsbewertung von Gasspeichern in den Leichtbau einzahlen. Hierbei wird die Motivation für den Markthochlauf Wasserstoff vorangestellt: Die Reduktion bzw. Vermeidung von Klimagasen. Danach wird unterschieden zwischen den Maßnahmen für die Aspekte „Einsparung von Transportenergie“, „Materialeinsatz im Design“, „Maximierung der Verwendung“. Das Ergebnis kann zusammengefasst werden mit a) Der Leichtbau hat viele Aspekte, Zielsetzungen und Wirkansätze. b) Die Designoptimierung nach den konkurrierenden Zielen „Materialeinsatz“ (Produktionskosten; günstige Werkstoffe), Gewicht (Transportkosten) und Sicherheit gelingt immer besser. c) Im geregelten Bereich erfordern neue Wege des Leichtbaus oft eine Änderung der Vorschriften, die man rechtzeitig angehen muss. d) Wenn man Leichtbau auch als Maximierung der Nutzungsdauer pro Materialeinsatz versteht, geht es vor allem um die Nachhaltigkeit in der Nutzung und damit um neue Methoden der Sicherheitsbeurteilung zur Maximierung der Nutzungsdauer (ZfP oder lfd. Überwachung). T2 - 4. Netzwerktreffen Leichtbau Berlin-Brandenburg CY - Berlin, Germany DA - 01.10.2024 KW - Wasserstoffspeicher KW - Probabilistik KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Stichprobenprüfung PY - 2024 AN - OPUS4-61331 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sklorz, Christian T1 - Investigations on fire resistance of CPVs with respect to validation of fire test setup N2 - Based on Global Technical Regulations No. 13 phase 2 it is shown how to desing an over ground fire test stand with splinter barrier elements and qualification tests like blast testing and wind measurement. T2 - Stakeholders Workshop VH SH2APED CY - Brussels, Belgium DA - 26.09.2024 KW - GTR 13 KW - Fire testing on CPVs PY - 2024 AN - OPUS4-61335 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, Karsten T1 - Experimentelle Untersuchungen von Composite-Druckgasbehältern: Prüfverfahren, Anwendungsbeispiele und Entwicklungen N2 - Dem AVK-Arbeitskreis Wasserstoff-Drucktanks werden ausgehend von Zielen und Aufgaben der BAM sowie der Fachkompetenz auf dem Gebiet der Sicherheit von Composite-Druckbehältern über die prüftechnische Ausstattung, die angewendeten und weiterentwickelten Prüf- und Untersuchungsmethoden sowie zu Beispielen von Forschungsvorhaben wie DELFIN, COLIBRI und SH2APED berichtet. T2 - Arbeitskreissitzung CY - Frankfurt a.M., Germany DA - 24.04.2024 KW - Composite-Druckbehälter KW - Berstversuch KW - Hydraulischer Lastwechselversuch KW - Feuersicherheit KW - Impakt PY - 2024 AN - OPUS4-60117 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. T1 - Die Zukunft der Betriebsüberwachung von Gasspeichern aus Composite N2 - Der Wasserstofftransport auf der Straße ist wichtig und wird wie der noch geringe Transport auf der Schiene weiter stark zunehmen. Die bisherige Effizienzsteigerungen sind über Werkstoff- und Designänderungen vom Vollstahl über umfangsumwickelte Stahl- bis zu Compositespeichern mit Kunststofflinern erfolgt. Hinzu kam die auf Basis der BAM-GGR 022 an Vorbedingungen geknüpfte Prüffristverlängerung von 5 auf 10 Jahre. Die wiederkehrende Prüfung von großen Transporteinheiten bedeutet jedes Mal einen Stillstand von gut 8 Wochen. Entsprechend steht mit Blick auf die weitere Effizienzsteigerung die Reduktion des Prüfaufwands im Fokus. Eine Effizienzsteigerung kann nach aktueller Rechtslage geschehen, indem die hydraulische Prüfung auf eine Gasdruckprüfung umgestellt wird. Dies könnte zukünftig mit geeigneten Arbeitsschutzmaßnahmen pneumatisch durchgeführt werden – auch ohne Rechtsänderung. Ein deutlich größerer Schritt in Richtung Verbesserung des Aufwands- zu Nutzenverhältnis ließe sich erreichen, indem die zerstörungsfreie Prüfung nicht mehr nur als Arbeitsschutz-motiviertes, begleitendes, sondern als zentrales Prüfverfahren ausgebaut wird. Gerade wenn – wie für die Schallemissionsanalyse erwartet – eine relativ gute Abschätzung des Berstdruckes möglich ist, könnte auf die 100%-Prüfung verzichtet werden und bis zu einem kritischen Alter nur auf Stichprobenprüfung basieren, was allerdings erhebliche Rechtsänderung erfordert und auch neue Werkezuge der Informationsverwaltung. Als Vorlage für einen praktischen Ansatz zur Rechtsänderungen inkl. Informationsverwaltung wird auf die SV 674 in Verbindung mit 6.2.3.5.3ff ADR/RID verwiesen. Dies kombiniert mit einer digitalen Lebenslaufakte, die auf der digitalen Qualitätssicherung (QI-digital) beruht, wäre ein mächtiges Werkzeug für eine Verbesserung des Aufwands- zu Nutzenverhältnis und so auch eine Lösung des mit der stark steigenden Anzahl der Transporteinheiten absehbaren Kapazitätsproblems in der wiederkehrenden Prüfung. T2 - 31. BAM-DIN-IGV-DVFG Jahresgespräche CY - IGV, Berlin DA - 21.02.2024 KW - pV-Produkt KW - Schallemissionsanalyse KW - Sondervorschrift 674 KW - Stichprobenprüfung KW - BAM-GGR 022 PY - 2024 AN - OPUS4-59601 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz T1 - Modelling of the manufacturing related residual stresses in type 4 pressure vessels for hydrogen storage N2 - Presentation about modelling of the residual stresses in type 4 pressure vessels for hydrogen storage at the European PhD Hydrogen Conference 2024 in Ghent, Belgium. T2 - European PhD Hydrogen Conference 2024 (EPHyC2024) CY - Ghent, Belgium DA - 20.03.2024 KW - Composite KW - Pressure vessel KW - Residual stresses PY - 2024 AN - OPUS4-59757 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz T1 - Impact of the Initial Loading on the Performance of Type 4-CPVs N2 - Poster presentation on the impact of initial loading on the performance of type 4 composite pressure vessels presented at the 4th Netzwerktreffen Leichtbau Berlin-Brandenburg. T2 - 4. Netzwerktreffen Leichtbau Berlin-Brandenburg CY - Berlin, Germany DA - 01.10.2024 KW - Composite KW - Pressure vessel KW - Safety KW - Burst test PY - 2024 AN - OPUS4-61197 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Soruco Aloisio, Ricardo T1 - Digitale Abbildung von Assets - Dateninfrastruktur für Industrie 4.0 N2 - Im Rahmen der von der BAM und anderen Partnern ins Leben gerufenen Initiative „Digitale Qualitätsinfrastruktur“ liegt der Fokus u.a. auf der Entwicklung von neuen Zertifizierungsworkflows. Dabei ist eine besondere Bedeutung dem Zusammenführen von Operational Technology (OT) und Informationstechnik (IT) beizumessen. Zur Datenintegration aus der Sensor-Feldebene einer Versuchs-Wasserstofftankstelle wurde eine solche Infrastruktur aufgebaut. Zudem wurde der von der Plattform Industrie 4.0 empfohlene standardisierte Zwilling „Verwaltungsschale“ für einige Assets der Wasserstofftankstelle implementiert. T2 - QI-Forum 2024 CY - Berlin, Germany DA - 09.10.2024 KW - Datenintregration KW - IT KW - Infrastruktur KW - OT KW - Open Source KW - Software KW - VPN KW - Verwaltungsschale PY - 2024 AN - OPUS4-63493 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lozano-Martín, D. A1 - Pazoki, F. A1 - Kipphardt, Heinrich A1 - Khanipour, P. A1 - Tuma, Dirk A1 - Horillo, A. A1 - Chamorro, C. R. T1 - Thermodynamic (p, ρ, T) characterization of a reference high-calorific natural gas mixture when hydrogen is added up to 20 % (mol/mol) N2 - The injection of hydrogen into the natural-gas grid is an alternative during the process of a gradual decarbonization of the heat and power supply. When dealing with hydrogen-enriched natural gas mixtures, the performance of the reference equations of state habitually used for natural gas should be validated by using high-precision experimental thermophysical data from multicomponent reference mixtures prepared with the lowest possible uncertainty in composition. In this work, we present experimental density data for an 11-compound high-calorific (hydrogen-free) natural gas mixture and for two derived hydrogen-enriched natural gas mixtures prepared by adding (10 and 20) mol-% of hydrogen to the original standard natural gas mixture. The three mixtures were prepared gravimetrically according to ISO 6142–1 for maximum precision in their composition and thus qualify for reference materials. A single-sinker densimeter was used to determine the density of the mixtures from (250–350) K and up to 20 MPa. The experimental density results of this work have been compared to the densities calculated by three different reference equations of state for natural gas related mixtures: the AGA8-DC92 EoS, the GERG-2008 EoS, and an improved version of the GERG-2008 EoS. While relative deviations of the experimental density data for the hydrogen-free natural gas mixture are always within the claimed uncertainty of the three considered equations of state, larger deviations can be observed for the hydrogen-enriched natural gas mixtures from any of the three equations of state, especially for the lowest temperature and the highest pressures. KW - Hydrogen-enriched natural gas KW - Single-sinker densimeter KW - High-pressure density KW - Equations of state PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-604742 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.05.028 SN - 0360-3199 VL - 70 SP - 118 EP - 135 PB - Elsevier BV CY - Amsterdam AN - OPUS4-60474 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz A1 - Günzel, Stephan A1 - Mair, Georg W. A1 - Seidlitz, Holger ED - Nabizada, A. ED - Dechany, A. ED - Carré, B. ED - Ghogare, D. ED - Stendardo, E. ED - Lappa, F. ED - Vanlaere, J. ED - Mendoza, M. J. ED - Dejonghe, M. ED - Daese, M. ED - Namazifard, N. ED - Jacops, R. ED - Jottrand, S. ED - Pahlavan, S. T1 - Modelling of the Manufacturing Process Related Residual Stresses in Type 4 Pressure Vessels for Hydrogen Storage N2 - The publication is an extended abstract on the modelling of the manufacturing process related residual stresses in type 4 pressure vessels for hydrogen storage. A 2D analytical model based on the classical laminate theory and a 3D finite element model are introduced. The calculated residual stress state after the filament winding process as well as the stress state in service are presented and discussed. T2 - European PhD Hydrogen Conference 2024 (EPHyC2024) CY - Ghent, Belgium DA - 20.03.2024 KW - Composite KW - Hydrogen KW - Pressure vessel KW - Residual stresses KW - Filament winding KW - Carbon fiber PY - 2024 VL - 2024 SP - 445 EP - 450 PB - Hydrogen Europe Research, BE-HyFE AN - OPUS4-59779 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lengas, Nikolaos A1 - Mair, Georg W. A1 - Müller, Karsten A1 - Sklorz, Christian A1 - Wang, Bin A1 - Natasya, Riska T1 - Overview of experimental testing at BAM: Hydraulic pressure, drop and fire tests N2 - Safe onboard storage is clearly one of the greatest challenges for the hydrogen economy. Even if hydrogen vehicles offer better efficiency, technological barriers remain for short-term implementation. Hydrogen storage difficulties stem from its low density, necessitating very high pressure for storage. In addition, the weight, volume, efficiency, safety of storage as well as the cost of the hydrogen must be considered. Safety is of paramount importance for deployment of hydrogen technologies as it is flammable in a wide range of concentrations with air, more sensitive to ignition due to its low minimum ignition energy, deflagrates faster due to higher burning velocity, and is prone to deflagration-to-detonation transition. Various safety measures must be implemented in order to prevent accidental leakage and ensure inherent safety. Today, the strategy of the OEM’s prioritises the development of a single electrical drivetrain platform where the battery pack is mounted in the underbody of the vehicle. The automotive industry aims to use this same space for hydrogen storage systems, with the expectation that such conformable hydrogen storage systems will be available in the next 3-5 years. The main innovations of BAM’s specialist divisions 3.5 and 8.6 in this project are, firstly, the integration of optical fibres in the filament winding of complete pressure to gain a deeper understanding of the structural behaviour under the different hydraulic and pneumatic loading conditions, and secondly, the development of a fire test platform to test the assembly of 9 tubular vessels under the fire test requirements of GTR13. Therefore, a wind damping and splinter-protecting cage was built from protection modules specifically developed for this project. Extensive safety-related tests are to be carried out at BAM during the project period. T2 - Stakeholders’ Meeting CY - Brussels, Belgium DA - 26.09.2024 KW - Composite pressure vessel KW - Drop test KW - Hydraulic pressure test KW - Fire test PY - 2024 AN - OPUS4-61167 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz T1 - Einfluss der fertigungsbedingten Eigenspannungen auf die Sicherheit von Typ 4-Druckbehältern N2 - Vorstellung der Erkenntnisse aus einer experimentellen Studie mit langsamen Berstprüfungen an Typ 4-Druckbehältern bei einer Arbeitskreis-Sitzung "Wasserstoff-Drucktanks" der AVK. T2 - AVK-Arbeitskreis-Sitzung "Wasserstoff-Drucktanks" CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 26.09.2024 KW - Wasserstoff KW - Druckbehälter KW - Eigenspannungen KW - Langsame Berstprüfung PY - 2024 AN - OPUS4-61134 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Normung und Sicherheit im Leichtbau - Sicherheitsbetrachtungen aus Sicht der Regelsetzung am Beispiel von Behältern für den Wasserstofftransport N2 - Es werden Methoden, Betrachtungen und Bewertungen der Sicherheit aus Sicht der Regelsetzung am Beispiel von Behältern für den Wasserstofftransport vorgestellt. T2 - 18. Cottbuser Leichtbauworkshop CY - Cottbus, Germany DA - 14.03.2024 KW - Sicherheit KW - Wasserstoff KW - Gefahrgut KW - Bewertung KW - Druckgefäß PY - 2024 AN - OPUS4-59697 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. T1 - DIN TS 19472 - Das Monte-Carlo-Experiment in der Normung N2 - Der Vortrag stellt das neue Normungsprojekt DIN TS 19472 „Das Monte-Carlo-Experiment als Werkzeug zur Quantifizierung deterministischer Mindestanforderung in Normen - Überprüfung von deterministischen Akzeptanzkriterien in Normen auf ihre sicherheitstechnische Wirkung unter probabilistischer Berücksichtigung der Fertigungsstreuung“ vor und erläutert hierzu die Motivation und das Vorgehen bei der Nutzung des Monte-Carlo-Experiments zur Simulation des Verhaltens und der Bewertung von Populationen von Gasflaschen. Mit Blick auf den Markthochlauf Wasserstoff, aber auch auf eine Reihe weiterer Anwendungen wird es immer wichtiger, Sicherheit als Grenze von Konsequenz-abhängiger Zuverlässigkeit zu verstehen und zu steuern. Hierzu wird das angefangene Projekt ein Werkzeug bieten, das im probabilistischen Sinn, die Wirkung von Mindestfestigkeit u.ä. aufzeigt. Der Prozess mit den Schritten Stichprobensimulation, Ermittlung der Akzeptanzrate nach Mindestanforderung, systematische Variation und Bewertung werden aufgezeigt und der Erstentwurf im digitalen Werkzeugt zur Onlinebearbeitung OSD gezeigt. Am Ende des Projektes soll ein entsprechendes Programmtool als Anlage der TS zur Verfügung gestellt werden. T2 - Sitzung des NA 016-00-03-03 AK „Composite-Flaschen“ des DIN-Normenausschuss Druckgasanlagen (NDG) CY - Halle (Saale), Germany DA - 17.09.2024 KW - Risikosteuerung KW - Probabilistik KW - Baumusterprüfung KW - Zufallsgenerator KW - Normalverteilung PY - 2024 AN - OPUS4-61363 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Werhahn, Olav T1 - Gas metrology in Gemany - contributions to climate and air quality monitoring N2 - Climate and air quality are of fundamental interest worldwide. Gas metrology provides profound solutions to measurement tasks on climate and air quality, e.g., when greenhouse gases or pollutants are to be quantified. Metrological capabilities are demonstrated through participation in the framework of the CIPM Mutual Recognition Arrangement (CIPM MRA). In Germany, this is covered by three institutes: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), and Umweltbundesamt (UBA). Together, the three laboratories realize the unit mole by means of the national gas standards and offer services to their customers that are backed-up by internationally accepted calibration and measurement capabilities (CMCs). T2 - Gas Analysis 2024 CY - Paris, France DA - 30.01.2024 KW - Metrology KW - Chemical Analysis KW - Gases PY - 2024 AN - OPUS4-59770 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bernardy, Christopher T1 - Real scale safety investigations of hydrogen jet flames at high pressure N2 - In order to reduce the human footprint of CO2 emissions and limit global warming effects hydrogen combustion is becoming increasingly important. To enable fuel cells and gas turbines to operates this carbon free fuel, unprecedently large amounts of hydrogen need to be produced and safely transported and stored. The investigation of the effects of accidents involving hydrogen is therefore becoming of outmost importance. Since hydrogen is usually stored and transported under pressure, one scenario to be considered is the release of hydrogen from a leakage with subsequent ignition. The resulting jet flame must be characterized with respect to the thermal radiation emitted into the environment to define safety regulations. Various models that characterize the resulting flame shape and radiation already exist in the literature, but these are mainly based on empirical data from hydrocarbon jet flames.[1-4] To verify these models, a H2 Jet Flame project conducted at BAM, is investigating the safety of momentum driven hydrogen jet flames. For this purpose, large-scale tests are carried out at the Test Site Technical Safety (BAM-TTS). The object of the investigations is to assess the effects of real scale release scenarios regarding flame geometry and the thermal radiation emitted. Parameters such as release angle, leakage diameter (currently 1 mm to 10 mm), pressure (currently up to max. 250 bar) and mass flow (up to max. 0.5 kg/s) are varied. In addition, influences such as the type of ignition, ignition location as well as delayed ignition can also be investigated. The gained knowledge will be compared with existing jet flame models, to validate these and identify a possible need for further development. In particular, the focus will be laid on the thermal radiation of hydrogen flames. The challenge here is the visualization and characterization of the flame geometry in an open environment. Visualization is performed using infrared (IR) camera systems from at least two viewing angles. Measurements of the heat radiation of jet flames, which can be found in the literature, are mostly based on unsteady outflow conditions.The experimental setup used here allows for the generation of a steady-state outflow for several minutes and thus a direct comparability with existing (steady-state) models. Furthermore, the tests can be carried out for comparative measurements with hydrocarbons (methane, etc.) as well as mixtures of hydrogen and hydrocarbons. T2 - European PhD Hydrogen Conference 2024 (EPHyC2024) CY - Gent, Belgium DA - 20.03.2024 KW - Hydrogen KW - Release KW - Jet flame KW - Thermal radiation PY - 2024 AN - OPUS4-59908 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bernardy, Christopher T1 - Investigation of the thermal radiation from hydrogen jet flames N2 - For industrial applications dealing with hydrogen, the definition of safety distances and the assessment of possible hazards emanating from releases is mandatory. Since hydrogen is usually stored and transported under pressure, one scenario to be considered is the momentum driven release of hydrogen from a leakage with subsequent ignition. In this scenario, the emitted heat radiation from the resulting jet flame to the surroundings has to be determined to define adequate safety distances. For hydrocarbon flames, different jet flame models are available to assess the hazards resulting from an ignited jet release. Since hydrogen flames differ from hydrocarbon flames in their combustion behavior, it has to be checked if these models are also applicable for hydrogen. To evaluate the accuracy of these models for hydrogen jet flames, tests at real-scale are carried out at the BAM Test Site for Technical Safety (BAM-TTS). Herein, the flame geometry and the heat radiation at defined locations in the surroundings are recorded for varying release parameters such as leakage diameter (currently up to 30 mm), release pressure (currently up to max. 250 bar) and mass flow (up to max. 0.5 kg/s). The challenge here is the characterization of the flame geometry in an open environment and its impact on the thermal radiation. Existing heat radiation data from the literature are mostly based on unsteady outflow conditions. For a better comparability with the steady state jet flame models, the experiments presented here are focused on ensuring a constant mass flow over the release duration to obtain a (quasi) stationary jet flame. In addition, stationary outflow tests with hydrocarbons (methane) were also carried out, which are intended to serve as reference tests for checking flame models based on hydrocarbon data. T2 - 15th International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (ISHPMIE) CY - Naples, Italy DA - 10.06.2024 KW - Hydrogen KW - Release KW - Jet flame KW - Thermal radiation PY - 2024 AN - OPUS4-60512 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Diffusion and trapping of gaseous hydrogen charged CoCrFeMnNi-HEA vs. austenitic steel AISI 316L at pressure up to 1000 bar N2 - First studies on the mechanical behavior of high-entropy alloys (HEAs) in high-pressure hydrogen environment are available. In contrast, the underlying hydrogen absorption, diffusion and trapping in these HEAs like the Cantor-alloy was less in the scientific scope so far. For that reason, the CoCrFeMnNi-HEA was compared to a conventional AISI 316L austenitic steel, by exposing to high-pressure hydrogen charging at 200 bar and very-high pressure at 1,000 bar. Thermal desorption analysis (TDA) was applied with different heating rates (0.125 K/s to 0.500 K/s). The underlying TDA spectra were analyzed in terms of a reasonable peak deconvolution to into a defined number of peaks and the calculation of the activation energies for the respective and predominant hydrogen trap sites. Both materials show a comparable hydrogen diffusivity. The obtained activation energies suggest that in case of the CoCrFeMnNi-HEAs an interaction of the austenitic phase as well as the direct atomic bonding of hydrogen to the metal atoms are the dominant traps, since “impurities” such as carbides or inclusions are only present in trace amounts. Available literature suggests that the Cr and Mn-content is here of special interest for the direct hydrogen bonding at solute atoms. T2 - MSE 2024: International Materials Science and Engineering Congress CY - Darmstadt, Germany DA - 24.09.2024 KW - High-entropy alloy KW - Hydrogen KW - Trapping KW - Diffusion KW - High-pressure charging PY - 2024 AN - OPUS4-61156 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zekhnini, Khalid A1 - Seifert, Lando T1 - Aspects of corrosion protection in the maritime sector– Focus of Current research of BAM for H2Mare N2 - Germany has set itself the task of becoming a world leader in the field of green hydrogen technologies and is promoting the transition to a hydrogen economy. The H2Mare flagship project is exploring the offshore production of green hydrogen and other power-to-X products. One of the most important goals is the safe and cost-efficient operation of offshore infrastructures, where a service life of at least 25 years is aimed at. However, the corrosive environment towards metallic materials presents challenges in marine areas. The atmosphere at one location could be affected by the distance to the sea level and does not have the same corrosivity for all exposed kinds of materials. The research of the durabilitty of different materials and corrosion protection systems by weathering campaigns and laboratory experiments aims to close this gap of knowledge. BAM‘s mandate is to make the data available to the responsible operators through standardisation to ensure safety and cost efficiency. T2 - H2Mare Conference 2024 CY - Berlin, Germany DA - 06.06.2024 KW - Atmospheric Corrosion KW - Offshore KW - Wind energy KW - Marine Corrosion KW - Laboratory Container KW - Corrosion protecting system KW - Sediment KW - Green Hydrogen PY - 2024 AN - OPUS4-60225 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Seifert, Lando T1 - Weathering campaigns for a marine corrosion atlas N2 - Germany has set itself the task to become a world leader in the field of green hydrogen technologies and is promoting the transition to a hydrogen economy. The H2Mare flagship project is exploring the offshore production of green hydrogen and other power-to-X products. One of the most important goals is the safe and cost-efficient operation of offshore infrastructures, where a service life of at least 25 years is aimed. However, the corrosive environment towards metallic materials presents challenges in marine areas. The atmosphere at one location could be affected by the distance to the sea level and does not have the same corrosivity for all exposed kinds of materials. The creation of an atmosphere corrosion atlas for marine environments by weathering campaigns aims to close this gap. Operators of offshore structures can use the data to estimate the corrosivity of the atmosphere on the construction site. This allows planning to be optimized in terms of platform safety as well as maintenance costs. T2 - Conference EUROCORR 2024 CY - Paris, France DA - 01.09.2024 KW - Offshore Corrosion KW - Marine Corrosion KW - Corrosivity KW - Green Hydrogen KW - Power-to-X PY - 2024 AN - OPUS4-60989 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kaiser, Sebastian A1 - Rhode, Michael T1 - Repair welding of pressurized in-service hydrogen pipelines: A review on current challenges and strategies N2 - As energy carrier of the future, green hydrogen can make a decisive contribution to a sustainable energy supply. Particularly important is the decarbonization of heavy industry. Therefore, a reliable supply of hydrogen must be guaranteed. A hydrogen pipeline grid can achieve this purpose. In Europe concrete plans for a hydrogen pipeline grid already exist, as the so called “European Hydrogen backbone”. As building a completely new pipeline grid is economically not justifiable, a dual-way strategy of repurposing natural gas (NG) pipelines and newly built pipelines is intended. Long distance pipeline grids require regular maintenance and repairs. For NG pipelines in-service welding is state of the art. Concepts such as hot-tapping (drilling into pressurized pipelines) and “stoppling” (sealing off pipeline sections after installing bypasses or pressure relieves) allow the repair of damaged pipeline sections or the installation of new branches without shutting the pipeline down, which in most cases isn’t possible from an economic standpoint. The EIGA 121/14 guideline already pointed out in 2014 that “A hydrogen hot-tap shall not be considered a rou-tine procedure, […]”. This shows that the determination of the transferability of these repair concepts to hydrogen pipelines is of utmost importance. Due to the degrading effects of hydrogen on mechanical properties, commonly referred to as “hydrogen embrittlement” it is necessary to understand and investigate the occurring effects. In the special case of repair welding on in-service hydrogen pipelines an increased hydrogen uptake due to a large heat input and microstructural changes in the material needs to be considered. Therefore, material degradation must be investigated to determine whether modifications of repair procedures are necessary to ensure a reliable and safe hydrogen transportation via pipelines. For this reason, this paper gives an overview on existing weld repair concepts and its risks and limitations in terms of hydrogen absorption and possible embrittlement effects when transferred to hydrogen pipelines. The complexity lies in a large variety of materials (low alloyed steels), pipeline diameters and corresponding weld-ed joints. The material compatibility of materials in used (repurposed NG-pipelines) and new condition must be investigated. Particularly for repurposed/used pipelines the effect of a pre-matured/corroded inner surface and sometimes insufficient documentation of the material “history” needs to be considered. An overview on ongoing and completed R&D-projects with respect to repair concepts for hydrogen pipelines and hydrogen effects on pipeline materials is given. T2 - 77th IIW Annual Assembly and International Conference, Meeting of Commission II-A "Metallurgy of Weld Metals" CY - Ixia, Rhodes Island, Greece DA - 07.07.2024 KW - Hydrogen KW - Pipeline KW - In-Service Welding PY - 2024 AN - OPUS4-60757 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erxleben, Kjell A1 - Kaiser, Sebastian A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Reparaturschweißen zukünftiger, in Betrieb befindlicher Wasserstoffpipelines N2 - Wasserstoff leistet als Energieträger der Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung, wobei der Transport auf Basis des europäischen Ferngasleitungsnetzes erfolgen wird. Bisherige Untersuchungen zur Werkstoffkompatibilität zeigen, dass die hier verwendeten, niedriglegierten Rohrstähle für Wasserstofftransport unter normalen Betriebsbedingungen (≤ 60 °C, max. 100 bar) grundsätzlich geeignet sind. Die Eignung kann nicht ohne Weiteres übertragen werden, sobald Reparaturschweißungen beispielsweise aufgrund von Wartungsarbeiten an druckführenden, in Betrieb befindlichen, Hochdruckgasleitungen erfolgen. Aus technisch-ökonomischen Gründen werden Schweißarbeiten dabei im Betrieb unter fortwährendem Druck und Gasfluss durchgeführt. Dies soll auch bei Wasserstoffpipelines erfolgen. Dazu im Erdgasnetz angewandte und etablierte Konzepte sind beispielsweise das „Hot-Tapping“ und „Stoppling“. Beim „Hot-Tapping“ wird eine druckführende Pipeline durch Anflanschen eines abgeschlossenen, druckdichten Systems aus Absperrventil und Bohrvorrichtung angebohrt. Dazu müssen sogenannte Überschieber (aus vorgeformten Zylinderhalbschalen) durch Längsnaht verbunden und dann mit Rohrrundnähten am Produktrohr verbunden werden. Für das zum überwiegenden Teil durchgeführte E-Hand-Schweißen sind dabei Vorwärmtemperaturen von ca. 100 °C bzw. 250 °C für die maximale Zwischenlagentemperatur einzuhalten. Besonderer Fokus liegt auf der Betrachtung dünnwandiger Leitungen, da hier beim Schweißen der Rundnähte die Austenitisierungstemperatur an der Innenseite der Pipeline überschritten wird. Dadurch wird eine signifikant höhere Wasserstoffaufnahme in den Leitungsstahl vermutet, mit einer möglichen Degradation der mechanischen Kennwerte bzw. Rissbildung. Durch die langen Schweiß- und Abkühlzeiten wird der Rohrleitungsstahl zudem teilweise stundenlang Temperaturen von bis zu 250 °C ausgesetzt. Neben der klassischen „Versprödung“ muss daher eventuell auch ein sogenannter Hochtemperatur-Wasserstoffangriff betrachtet werden. Diese vorliegende Studie gibt Einblick zur Übertragbarkeit der bekannten Konzepte aus der Erdgastechnik zum Reparaturschweißen. Dazu werden Möglichkeiten und Grenzen momentaner Prüfkonzepte sowie deren Weiterentwicklungen aufgezeigt. Dies umfasst bspw. geeignete Methodiken zur Werkstoffprüfung als auch skalierte Bauteilversuche unter realistischen Druckgas-Betriebsbedingungen einer Pipeline. In diesem Rahmen erfolgt auch die Kurzvorstellung des Kooperationsprojektes von BAM, DVGW und Ferngasnetzbetreibern „H2-SuD“ zum Einfluss der Temperaturführung und Rohrgeometrie auf die Wasserstoffaufnahme. T2 - DVS CONGRESS 2024 CY - Erfurt, Germany DA - 16.09.2024 KW - Reparaturschweißen KW - Pipeline KW - Wasserstoff KW - Im Betrieb PY - 2024 SN - 978-3-96144-269-0 VL - 395 SP - 341 EP - 349 AN - OPUS4-61478 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kästle, Emanuel D. A1 - Ghaznavi, Ali A1 - Duffner, Eric T1 - Failure monitoring and classification from acoustic emission tests on impact-damaged hydrogen composite pressure vessels N2 - A total of nine heavily damaged carbon-fibre overwrapped pressure vessels are tested. The burst pressure of the damaged vessels correlates with the impact energy and the internal pressure during impact. No internal pressure leads to larger deformation and lower burst pressure. The vessels are tested with acoustic emissions prior to bursting. It can be shown that major instabilities give rise to a significantly increased number of acoustic signals. The location of occurrence corresponds to the impact regions. The signals are studied in terms of their frequency content and it can be shown that high frequency signals experience strong damping so that there are only few recorded high-frequency events and even fewer that are locatable. The data is further used in a cluster analysis to assign the signals to different failure types. With the given experimental design, no clear patterns emerge so that the failure association remains ambiguous. KW - Acoustic Emission KW - Carbon-Fibre Overwrapped Pressure Vessels KW - Impact Damage KW - Cluster Analysis KW - Frequency Features PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613266 DO - https://doi.org/10.58286/30256 SN - 1435-4934 VL - 29 IS - 10 SP - 1 EP - 12 PB - NDT.net GmbH & Co. KG AN - OPUS4-61326 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin A1 - Habib, Abdel Karim A1 - van Wingerden, Kees T1 - Unterfeuerung von Flüssigwassersttofftanks - Topologie eines kritischen Behälterversagens N2 - In einer Versuchsreihe im Realmaßstab wurden drei Flüssigwasserstofftanks (LH2) unterfeuert. Hierbei sollte unter anderem geklärt werden, ob es, analog zu druckverflüssigten Gasen, zu einem BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Cloud Explosion) kommen kann. Die Experimente wurden auf dem Testareal Wasserstoffsicherheit des Testgeländes Technische Sicherheit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM-TTS) im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der BAM und Gexcon, als Teil des SH2IFT-Programms durchgeführt. Es handelte sich um doppelwandige, vakuumisolierte Tanks von 1 m³ Volumen. Die zylindrischen Tanks unterschieden sich durch ihre Ausrichtung (horizontal oder vertikal) und das verwendete Isoliermaterial (Perlit oder Mehrschichtisolierung (MLI). Der Füllgrad der Tanks betrug bei jedem der durchgeführten Tests etwa 35-40 %. Die Brandlast wurde homogen durch ein propangasbetriebenes Brennersystem erzeugt. Gemessen wurden die Bedingungen im Behälter (Temperaturen und Druck) sowie äußere Randbedingungen und Auswirkungen beim Versagen (Wärmestrahlung, Druckwellen, Flammenballentwicklung und Fragmentierung). Mit Bolometern wurde die Wärmestrahlung gemessen, die sowohl durch das Propanfeuer als auch durch einen möglichen Feuerball/BLEVE erzeugt wurde. Zur Messung der durch das Bersten von Behältern/BLEVEs erzeugten Druckwellen wurden sog. Pencil-Probes verwendet. Des Weiteren wurden mehrere Kameras zur Überwachung der Experimente eingesetzt: Normalbildkameras, Infrarot (IR)-Kameras und Hochgeschwindigkeitskameras, sowohl bodengestützt als auch mittels einer Drohne. Zwei der untersuchten Tanks, ein horizontaler und der vertikale, die beide mit Perlit isoliert waren, hielten der Brandbelastung stand, ohne dass es zu einem Behälterversagen kam. Der mit MLI isolierte horizontale Behälter barst nach 1 Stunde und 6 Minuten und erzeugte dabei einen Feuerball, Trümmerflug und eine Druckwelle. Neben der Beschreibung der Auswirkungen eines kritischen Versagens eines LH2-Tanks sind weitere Ziele der Arbeit die Identifizierung kritischer Behälterzustände sowie die Erstellung eines umfassendes Datensatzes der Trümmer des geborstenen Tanks. Die größten Abstände für kritische Abstände ergaben sich durch Fragmentwurf. Hier sollen 3D-Scans für die Verwendung in CAD und FEM Anwendungen bereitgestellt werden. Umfassende Daten zu den Fragmentwurfweiten, -massen und -positionen wurden bereits publiziert. Damit soll die Voraussetzung geschaffen werden, um vorhandene Wurfweitenmodelle, die bisher nur für einschalige Behälter konzipiert wurden auf ihre Eignung für mehrschalige Behälter zu überprüfen oder mögliche Anpassungen anhand der realen Daten vornehmen zu können. Zudem wurde damit begonnen die nicht geborstenen Tanks zu vermessen und zu zerlegen, um u.a. die Perlit-Schüttung auf Beeinträchtigungen durch den Transport und die Unterfeuerung zu untersuchen. T2 - Magdeburg-Köthener Brandschutz- und Sicherheitstagung 2024 CY - Magdeburg, Germany DA - 14.03.2024 KW - LH2 KW - Flüssigwasserstoff KW - Bleve KW - Tank KW - Bersten KW - Unterfeuerung PY - 2024 SN - 978-3-948749-42-2 SP - 117 EP - 126 CY - Magdeburg AN - OPUS4-59711 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Mente, Tobias A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Parameters and challenges for reliable hydrogen determination in welded joints by carrier gas hot extraction N2 - For the hydrogen-based energy economy of tomorrow, the construction of the necessary infrastructure will play a central role. Most materials used to date, such as welded steels, can be prone to hydrogen embrittlement under certain conditions. This includes the classic delayed cold cracking during welding as well as degradation phenomena during service of components in hydrogen-containing environment. For the evaluation of any hydrogen effect, for example, on the mechanical properties of a welded metallic material, the hydrogen content must be precisely determined. In the case of weld seams, the carrier gas hot extraction (CGHE) according to ISO 3690 is meanwhile state-of-the-art. CGHE is based on accelerated hydrogen degassing due to the thermal activation of hydrogen at elevated temperatures. In addition to the quantification of hydrogen, thermal desorption analysis (TDA) with varying heating rates can be used to determine and evaluate the hydrogen trapping at microstructural defects in the material. For both techniques, experimental and metrological influences must be considered, which have a major effect on the result. For example, ISO 3690 suggests different sample geometries and minimum extraction times for CGHE. This study summarizes the results and experiences of numerous investigations at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) with different sample temperatures and geometries (ISO 3690 type B and cylindrical TDA samples) regarding the influence of the sample surface (polished/welded), measurement accuracy depending on the sample volume and the insufficient monitoring of the effect of PI control on the extraction temperature. A deviating extraction temperature from the target temperature can significantly falsify the measurement results. Based on the results, methods are shown which allow the desired extraction temperature to be reached quickly without physically interfering with the measuring equipment. This serves to significantly improve the reliability of the hydrogen measurement through increased signal stability and accelerated hydrogen desorption. In general, an independent temperature measurement with dummy samples is recommended for the heating procedure of choice to exclude possible undesired temperature influences before the measurement. The methods described can be transferred directly to industrial applications KW - Welding KW - Hydrogen measurement KW - ISO 3690 KW - Carrier gas hot extraction PY - 2024 DO - https://doi.org/10.37434/tpwj2024.04.01 SN - 0957-798X VL - 4 SP - 3 EP - 10 PB - International Association Welding AN - OPUS4-60071 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Reparaturschweißen von zukünftigen in Betrieb befindlichen Wasserstoff-Pipelines N2 - Wasserstoff leistet als Energieträger der Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung. Der Transport wird vorwiegend durch das europäische Ferngasleitungsnetz erfolgen. Bisherige Untersuchungen zeigen, dass bisher verwendete Rohrstähle grundsätzlich für den Wasserstofftransport geeignet sind. Diese Eignung ist nicht direkt auf Reparaturfragestellungen im Betrieb übertragbar, da Schweißungen aus technisch-ökonomischen Gründen oft unter fortwährendem Gasfluss durchgeführt werden. Ein im Erdgasnetz angewandtes Konzept ist das Anbohren druckführender Pipelines („Hot Tapping“). Dazu werden Zylinderhalbschalen zuerst durch Längs- und dann per Rohrrundnähten an die Pipeline geschweißt. Essenziell ist dabei die maßgeschneiderte Wärmeeinbringung, um das „Durchbrennen“ in die Pipeline zu vermeiden. Für zukünftige Wasserstoffpipelines liegt der Fokus u.a. auf dünnwandigen Leitungen. Im Gegensatz zu Erdgas, führen die beim Schweißen erreichten hohen Temperaturen an der Innenseite der Pipeline zu einer zusätzlichen Wasserstoffaufnahme in den Rohrstahl mit möglicher Materialdegradation. Zur praktischen Lösung der Fragestellung, sind internationale Aktivitäten im Gang. Diese umfassen bspw. die Möglichkeiten und Weiterentwicklung von realistischen Prüfkonzepten (u.a. durch maßstäbliche Bauteilversuche). Dazu untersucht die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in einem DVGW-geförderten Kooperationsprojekt mit Gasnetzbetreibern, die Frage der Übertragbarkeit der Schweißkonzepte der Erdgastechnik auf zukünftiger Wasserstoffpipelines. T2 - DVS BV-Berlin / BAM Gemeinschaftsveranstaltung: Know-How-Transfer in der Fügetechnik: Forschung - Bildung - Fertigung CY - Berlin, Germany DA - 08.11.2024 KW - Schweißen KW - Wasserstoff KW - Pipelines KW - Hot-tapping KW - Bauteilversuch PY - 2024 AN - OPUS4-61589 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bernardy, Christopher A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kluge, Martin A1 - Schalau, Bernd A1 - Kant, Hanjo A1 - Schulze, Marcel A1 - Orchini, Alessandro T1 - Sicherheitstechnische Untersuchungen von Wasserstoff Freistrahlflammen bei Hochdruck im Realmaßstab N2 - Wasserstoff als Energieträger gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Untersuchung von Störfallauswirkungen mit Wasserstoff rückt somit stärker in den Fokus. Da Wasserstoff meist unter Druck gelagert und transportiert wird, ist ein zu betrachtendes Szenario die Freisetzung aus einer Leckage mit anschließender Zündung. Die daraus resultierende Freistrahlflamme (Jet Flame) muss hinsichtlich der in die Umgebung emittierten Wärmestrahlung charakterisiert werden. In der Literatur existieren bereits verschiedene Modelle, welche jedoch vermehrt auf Daten aus Kohlenwasserstoffflammen mit geringem Impuls basieren. Zur Überprüfung dieser Modelle wird im Zuge des BAM internen H2 Jet Flame Projektes die sicherheitstechnische Untersuchung von impulsbehafteten Wasserstoff Freistrahlflammen vorgenommen. Hierfür finden Versuche im Realmaßstab auf dem Testgelände Technische Sicherheit der BAM (BAM-TTS) statt. Gegenstand der Untersuchungen ist die Beurteilung der Auswirkungen von realistischen Freisetzungsszenarien hinsichtlich der Flammengeometrie und der freigesetzten Wärmestrahlung. Dabei werden Parameter wie Freisetzungswinkel, Leckagedurchmesser (z.Zt. 1 mm bis 10 mm), Druck (z.Zt. bis max. 250 bar) und Massenstrom (bis max. 0,5 kg/s) variiert. Zusätzlich können auch Einflüsse wie Art der Zündung, Zündort sowie Zündung mit zeitlichem Verzug untersucht werden. Gewonnene Erkenntnisse werden mit den Ergebnissen bereits vorhandener Modelle verglichen und diese im Bedarfsfall weiterentwickelt. Insbesondere wird der Fokus auf die Modellierung der freigesetzten Wärmestrahlung von Wasserstoffflammen gelegt. Herausforderung dabei stellt die IR-Vermessung und Modellierung von Sichtmodellen der Flammen dar. Die Visualisierung der Flammengeometrie wird mit Hilfe mehrerer Infrarot Kamerasystemen (aus mindestens zwei Blickwinkeln) vorgenommen. Bisherige Messungen, die in der Literatur zu finden sind, basieren meist auf instationären Auströmbedingungen. Der hier verwendete Versuchsaufbau ermöglicht ein stationäres Ausströmen für mehrere Minuten und somit eine direkte Vergleichbarkeit mit den existierenden (stationären) Modellen. Weiterhin ist der Versuchsstand umrüstbar für Vergleichsmessungen mit Kohlenwasserstoffen (Methan etc.) sowie Mischungen aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen. T2 - Magdeburg-Köthener Brandschutz- und Sicherheitstagung 2024 CY - Magdeburg, Germany DA - 14.03.2024 KW - Wärmestrahlung KW - Wassersoff KW - Freistrahlflamme PY - 2024 SN - 978-3-948749-42-2 SP - 137 EP - 146 CY - Magdeburg AN - OPUS4-59912 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -