TY - CONF A1 - Pfennig, Anja A1 - Wolf, Marcus A1 - Kranzmann, Axel T1 - Evaluating corrosion and corrosion fatigue behavior via laboratory testing techniques in highly corrosive CCS-environment N2 - In CCS environment (carbon capture and storage) pipes are loaded statically and/or cyclically and at the same time exposed constantly to the highly corrosive hot thermal water. Experimental procedures such as ambient pressure immersions tests, in-situ corrosion fatigue experiments using a flexibly designed corrosion chamber at ambient pressure and a specially designed corrosion chamber at high pressure. Experimental set-ups for push/pull and rotation bending load are introduced. The corrosion behavior and lifetime reduction of high alloyed steels (X46Cr13, 1.4043), (X5CrNiCuNb16-4, 1.4542) and (X2CrNiMoN22-5-3, 1.4462) is demonstrated (T=60 °C, geothermal brine: Stuttgart Aquifer flow rate: 9 l/h, CO₂). T2 - 15th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, GHGT-15 CY - Abu Dhabi, United Arab Emirates DA - 15.03.2021 KW - Steel KW - Supercritical CO2 KW - Pipeline KW - Corrosion KW - CO2-storage PY - 2021 DO - https://doi.org/10.2139/ssrn.3812193 SP - 1 EP - 11 PB - SSRN CY - Rochester, NY AN - OPUS4-53142 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pfennig, Anja A1 - Mohring, Wencke A1 - Wolf, Marcus T1 - The insignificant improvement of corrosion and corrosion fatigue behavior in geothermal environment applying Boehmit coatings on high alloyed steels N2 - The efficacy of alumina-sol based coatings in a water-free atmosphere at high temperatures suggests a potential solution for enhancing the corrosion resistance of high-alloyed steels in Carbon Capture and Storage (CCS) environments. In this study, coupons of X20Cr13, designed for use as injection pipes with 13% Chromium and 0.20% Carbon (1.4021, AISI 420), were sol-gel coated with water and ethanol-based alumina. These coated coupons were then exposed to CO2-saturated saline aquifer water, simulating conditions in the Northern German Basin, for 1000 h at ambient pressure and 60 °C. Corrosion fatigue experiments were also conducted using specimens of X5CrNiMoCuNb16-4 (1.4542, AISI 630), a suitable candidate for geothermal applications, to assess the impact of the ethanol-based coating on the number of cycles to failure at different stress amplitudes. Unfortunately, the coating exhibited early spallation, resulting in corrosion kinetics and corrosion fatigue data identical to those of uncoated specimens. Consequently, the initially promising Boehmit coating is deemed unsuitable for CCS applications and further research therefore not advisable. KW - Alumina coating KW - High alloyed steel KW - Pitting KW - Surface corrosion KW - CO2 KW - Pipeline KW - Corrosion KW - CCS KW - CO2-storage PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-623786 DO - https://doi.org/10.3390/app14041575 SN - 2076-3417 VL - 14 IS - 4 SP - 1 EP - 12 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-62378 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pfennig, Anja A1 - Kranzmann, Axel A1 - Wolthusen, Helmut T1 - Unusual Corrosion Behavior of 1.4542 Exposed a Laboratory Saline Aquifer Water CCS-Environment N2 - Differently heat treated coupons of 1.4542 were kept at T=60 °C and ambient pressure as well as p=100 bar for 700 h - 8000 h in an a) water saturated supercritical CO2 and b) CO2-saturated synthetic aquifer environment similar to on-shore CCS-sites in the Northern German Basin. Surface corrosion layers are homogeneous but unusually discontinuously ellipsoidal. After 8000 h at 100 bar maximum corrosion rate in the liquid phase is approximately 0.014 mm/year, with normalizing providing best corrosion resistance and approximately 0.003 mm/year in the supercritical phase where hardening+tempering at 670 °C leads to lowest corrosion rates. KW - CO2-storage KW - Supercritical CO2 KW - Steel KW - Pipeline KW - Corrosion KW - CCS PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-418472 DO - https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.1679 VL - 114 SP - 5229 EP - 5240 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-41847 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erxleben, Kjell T1 - Component test for the assessment of in-service welding on/onto pressurized hydrogen pipelines N2 - Hydrogen is seen as the energy carrier of the future. Therefore a reliable infrastructure to transport hydrogen in a large scale is needed. A so called European hydrogen backbone out of long distance transmission pipelines is planned by European countries to create a hydrogen transport infrastructure. Due to economic reasons this will be achieved by new build pipelines such as repurposed natural Gas (NG) pipelines, converted to hydrogen useage. A general suitability for hydrogen service of low alloyed pipeline steel, as it is used for NG service today, is given. But in case of necessary in-service welding procedures in terms of e.g. hot-tapping and stoppling, the risk of a critical hydrogen uptake into the pipe materials due to much higher temeperatures while welding and the possibility of hydrogen embrittlement (HE) needs to be closely investigated. The presentation gives an overview of the current H2-SuD project, investigating the feasability of in-service welding on future hydrogen pipelines. Therefore, component-like demonstrators were developed to test (I) the additional hydrogen uptake due to in-service welding under hydrogen pressure and (II) to measure the temperature field due to different welding parameters and demonstrator geometries, especially on the inner pipe wall surface. Collected data will be used to validate a numerical simulation of the thermal field and additionally the hydrogen diffusion in the pipeline material. T2 - Presentation at The University of Manchester CY - Manchester, United Kingdom DA - 12.09.2025 KW - In-service KW - Hydrogen KW - Pipeline KW - Welding PY - 2025 AN - OPUS4-64129 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Component test for the assessment of in-service welding on/onto pressurized hydrogen pipelines N2 - Hydrogen is the energy carrier of tomorrow and requires a reliable large-scale transport infrastructure. In addition to new pipelines, the conversion of existing natural gas (NG) pipeline grids is an essential part. The transport of hydrogen is fundamentally different from that of NG, as hydrogen can be absorbed into the pipeline material. Given the effects of hydrogen embrittlement, the material compatibility (low alloy steels in a wide range of strengths and thicknesses) must be investigated. However, pipelines e.g. require maintenance or the need for installation of additional outlets with the necessity of welding on/onto the pipelines while they are still in service, i.e. with gas flow under high pressure, such as the well-known "hot tapping". This in-service welding poses challenges for hydrogen operations. The challenge can be roughly divided into the possible austenitization of the inner pipe material exposed to hydrogen, the welding itself, which causes an increased temperature range. Both lead to a significant increase in hydrogen solubility and diffusivity compared to room temperature. In addition, possible surface reactions of the present iron oxides (e.g. magnetite or hematite) with the hot hydrogen should be considered. In this context, the knowledge of hydrogen pipelines is scarce due to the lack of operational experience. Fundamental experimental investigations are required to investigate the transferability from NG to hydrogen pipeline grids. For this reason, the present study presents a specially designed mock-up / demonstrator concept for the realistic assessment of the welding process conditions. The mock-up was designed to allow in-situ temperature measurement during the welding process as well as ex-post sample extraction for quantification of the absorbed hydrogen concentration. For safety reasons, the required volume of pressurized hydrogen was limited by inserting a solid cylinder to ensure a 1 cm thick layer of hydrogen gas. Welding experiments on the DN60 and DN200 pressurized mock-ups showed the possibility of safe welding on or onto pressurized hydrogen pipelines. Indeed, the austenitizing temperature was reached on the inner surface of the pipeline, especially on thinner-walled pipelines, using current welding parameter recommendations. This corresponded to an increased hydrogen uptake in the welded area of several ppm. From this point of view, the suggested component concept is a viable strategy for the screening of several materials and welding parameter combinations under realistic operational conditions. T2 - FEMS Euromat 2025 - 18th European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes CY - Granada, Spain DA - 15.09.2025 KW - In-service welding KW - Pipeline KW - Hydrogen KW - Component test PY - 2025 AN - OPUS4-64159 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 - Kaiser, Sebastian T1 - Schweißen im Betrieb an Wasserstoff-Ferngasleitungen N2 - Wasserstoff gilt als Energieträger für die Erreichung der Klimaziele und einer nachhaltigen zukünftigen Energieversorgung. Für den notwendigen Transport des Wasserstoffs in großem Maßstab und über weite Entfernungen ist eine zuverlässige Pipeline-Infrastruktur erforderlich. Umfassende weltweite Forschungsprojekte deuten auf die allgemeine Kompatibilität der verwendeten überwiegend ferritischen Stähle für die vorgesehenen Betriebsbedingungen von bis zu 60 °C bei 100 bar Wasserstoff hin. Dies ist jedoch nicht direkt übertragbar auf schweißtechnische Reparatur- und Wartungsarbeiten an im Betrieb befindlichen Pipelines. Ein im Erdgasnetz etabliertes Verfahren stellt das „Hot-Tapping“ dar, bei dem eine unter Druck stehende Pipeline im Betrieb angebohrt wird. Hierfür kommt ein an die Rohrleitung geschweißtes Formstück zum Einsatz, das die Montage der Bohr-/Lochschneidemaschine ermöglicht. In den Richtlinien EIGA 121/14 bzw. AIGA 033/14 wird darauf hingewiesen, dass das Anbohren von Wasserstoffleitungen kein Routineverfahren darstellt: “[…] a hydrogen hot-tap shall not be considered a routine procedure […]“. Dieser Aussage liegt unter anderem zugrunde, dass das Anschweißen des Formstücks an das Rohr und alle zu erwartenden Wärmebehandlungen vor und nach dem Schweißen eine lokale Temperaturerhöhung verursachen. Insbesondere auch an der Rohrinnenfläche, die dem Wasserstoff ausgesetzt ist. Diese erhöhten Temperaturen begünstigen die Absorption und Diffusion von Wasserstoff in das Material. Besonders zu beachten ist außerdem die lokal auftretende kurzzeitige Austenitisierung des Materials, die eine lokal stark erhöhte Wasserstoffkonzentration verursachen kann. Aus den genannten Gründen gibt diese Studie einen kurzen Überblick über die derzeit weltweit verfügbaren Forschungsprojekte zum Schweißen von Wasserstoff-Pipelines im Betrieb. Vorgestellt werden unter anderem erste Ergebnisse des Kooperationsforschungsprojektes H2SuD, das derzeit an der BAM bearbeitet wird. T2 - 6. Symposium Materialtechnik CY - Clausthal-Zellerfeld, Germany DA - 20.02.2025 KW - Pipeline KW - Schweißen KW - Wasserstoff PY - 2025 AN - OPUS4-62628 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Kurzvorstellung des DVGW-geförderten Projektes “H2SuD” - Einfluss des Schweißens auf die Wasserstoffaufnahme und Degradation im Betrieb befindlicher H2-Gasleitungen N2 - Die Wasserstoffinfrastruktur ist eine zentraler Bestandteil der erfolgreichen Umsetzung der wasserstoffbasierten Energiewende. Dabei bilden Ferngasleitungen quasi das "Rückgrat" der Transportinfrastruktur großer Gasmengen. Dabei müssen unter Umständen Reparaturen an den Pipelines durchgeführt werden. Dabei ist in der Erdgasinfrastruktur das Schweißen an in Betrieb befindlichen (d.h. von Gas durchflossenen) Pipelines Stand der Technik. Es ist jedoch vollkommen offen, inwieweit diese Technik auf die reine Wasserstoffpipelines übertragbar sind. Hierzu leistet das Projekt H2SuD wichtige Beiträge zur Aufklärung des Einfluss eines Reparaturschweißprozesses auf die Wasserstoffaufnahme und Degradation im Betrieb befindlicher H2 Gasleitungen. T2 - Sitzung des Unterarbeitskreises / UAK 2.1.1 "Rohrleitungen" im Rahmen der Normungsroadmap Wasserstofftechnologien CY - Online meeting DA - 16.06.2023 KW - Wasserstoff KW - Schweißen KW - Pipeline KW - Reparatur KW - Prüfverfahren PY - 2023 AN - OPUS4-57714 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erxleben, Kjell T1 - Repair welding of in service hydrogen pipelines N2 - In the course of tomorrow's hydrogen-based energy transition, the construction of the corresponding infrastructure will play a central role. In that context, large diameter long-distance transmission pipelines for hydrogen will be the backbone in the European Union with service pressures from 70 to 90 bar (e.g., depending on national regulations). It is a major goal to rededicate the existing LNG infrastructure despite the necessity of new pipelines. From that point of view repairing of such transmissions pipelines via welding can be necessary. For the LNG infrastructure, it is state of the art that repair welding is conducted at pipelines under service, i.e., the LNG is still flowing as pressurized gas in the steel pipes. The reason is that a shut-down of large diameter pipelines is not so easy or sometimes impossible. In fact, as long no oxygen enters the pipeline, there would be any combustion or (in the worst case) explosion. At the moment, it is entirely open if current repair welding procedures for LNG pipelines can be transferred to pure hydrogen pipelines. In opposite to LNG, hydrogen can be way easier absorbed to the pipeline steels and diffuses through the material. If it accumulates in susceptible regions, i.e., in the welded joint, hydrogen assisted embrittlement could occur. The planned welding procedure requires a so-called preheating and maintenance of the weld joint of up to 300°C for several hours. This temperature is way higher compared to the typical service temperature of max. 40 to 50°C at operational pressures of 100 bar. In accordance to API 941, these low-alloyed pipeline steels are subjected to short-term service loads, which they are not designed for. For that reason, a collaborative project between BAM and DVGW (German Association for Gas and Water professions) was initiated in 2022 to answer the following questions by experiments and numerical simulation of: (1) How many hydrogen is additionally absorbed during the heating of the material to max. 300°C under remaining operational pressures? (2) Is the hydrogen concentration sufficient to reach a critical condition? (3) Which material and weld microstructure is the most susceptible? (4) Is there a significant difference in the repair welding behavior of LNG pipelines that had been already in use for long-term? (5) Which welding parameters and joint dimensions must be ensured for safe repair welding repair of typical pipelines? For that reason, the present study gives an overview on the current practice in repair welding of in-service pipelines, the industrial importance of this topic for the hydrogen-based energy transition and summarizes first results. T2 - Eurocorr 2023 - The European Corrosion Congress CY - Brussels, Belgium DA - 27.08.2023 KW - Hydrogen KW - Repair Welding KW - Pipeline KW - In-service KW - High-pressure PY - 2023 AN - OPUS4-58334 LA - eng 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 -