Schweißen im Betrieb an Wasserstoff-Ferngasleitungen

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.