Amélioration de la résistance à l’usure des composants en acier inoxydable dans les applications hydrogène

(Article en anglais) Wasserstoff – ob Schifffahrt, Stahlproduktion, Raffinerien oder Power-to-XAnwendungen – der Hoffnungsenergieträger der Zukunft kommt in vielen Branchen bereits zum Einsatz. Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften birgt WasserstoffGas einige technische Herausforderungen für die jeweiligen Komponenten mit denen es in Kontakt kommt, sodass der Einsatz von korrosionsbeständigen Edelstahl unerlässlich ist. Dieser ist wiederum anfällig für Verschleiß und Fressen und genau hier setzt die Technologie des dänischen Pioniers für Oberflächenhärtung an.

Wasserstoff – das Element, welches an erster Stelle im Periodensystem steht und somit das kleinste und leichteste Atom unter allen Elementen ist – wird bereits seit einiger Zeit als größter Hoffnungsträger für die zukünftige Energieversorgung gehandelt. Mit einem Massenanteil von etwa 70 % ist Wasserstoff das häufigste chemische Element im Universum. Auf der Erde beträgt sein Massenanteil jedoch nur 0,87 % und ist zu einem Großteil im Wasser gebunden. Angefangen bei der Herstellung über den Transport bis hin zur Verwendung, überall wo Wasserstoff im Spiel ist werden gleichermaßen auch Edelstahlkomponenten eingesetzt, die je nach Anwendung zum Teil extremen Verschleiß und naturgemäß einem hohen Risiko zum Kaltverschweißen unterliegen. Diesem Problem wurde in der Vergangenheit mit traditionellen Verschleißschutzverfahren begegnet und die jeweiligen Bauteile mit einer auftragenden Beschichtung (z.B. Hartchrom, DLC oder Chromcarbid) oder klassischen Plasmanitrieren oder Salzbaddiffusionsschichten geschützt. Diese Prozesse sind jedoch bekannt dafür die Korrosionsbeständigkeit der Edelstahlteile negativ zu beeinträchtigen. Die Lösung für diese Dilemma – eine Oberflächenhärtung, die vor Verschleiß und Fressen schützt und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit der Werkstoffe aufrechte erhält oder sogar noch verbessert – wurde von den Gründern des dänischen Unternehmen Expanite entwickelt und kommt immer häufiger auch im Bereich Wasserstoff zur Anwendung. So werden zum Beispiel Bauteile von Armaturen und Kupplungssysteme gehärtet, die in der Wasserstoffinfrastruktur zum Einsatz kommen bis hin zu Komponenten für Brennstoffzellen.

Wasserstoffversprödung nachhaltig vorbeugen

„Oft fragen unsere Kunden, ob sich durch die Expanite-Technologie die Neigung zur gefürchteten Wasserstoffversprödung verschlechtert, was jedoch nicht der Fall ist,“ erklärt Dr. Holger Selg Applikationsexperte und Expanite Sales Director DACH und geht weiter ins Detail: „Die Ursache der Wasserstoffversprödung ist auf die Diffusion des Wasserstoffs in den Werkstoff zurückzuführen und in der Theorie fungiert die Expanite-Schicht in gewisser Weise als Diffusionsbremse. Die mit Stickstoff und Kohlenstoff aufgeladene Expanite-Oberfläche ist für den Wasserstoff schwerer zu durchdringen als eine unbehandelte Oberfläche.“ Die speziell für korrosionsbeständige Werkstoffe entwickelte Expanite-Technologie bietet sowohl für austenitische, martensitisch, ferritische und DuplexEdelstähle aber auch für kostspielige NickelBasislegierungen wie z.B. Inconel und Hastelloy eine Lösung. Für Titanwerkstoffe wird der neue Spezialprozess ExpaniteHard-Ti eingesetzt, den das Expanite-Experten-Team in Dänemark in den letzten Jahren zur Marktreife entwickelt hat. .

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