Hodnocení odolnosti konstrukčních ocelí vůči vodíkovému zkřehnutí v podmínkách MMV

Ing. Petr Čížek, Ph.D.; Ing. Marek Dobiáš; Ing. Jan Kander

MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s. r. o., Pohraniční 693/31 ,703 00 Ostrava-Vítkovice

Článek se věnuje vysoce aktuální problematice hodnocení odolnosti konstrukčních ocelí vůči vodíkové křehkosti. Vodík je v současnosti považován za významný alternativní zdroj energie. V souvislosti s cílem přimíchávání vodíku do zemního plynu za účelem snížení uhlíkové stopy je v mnoha případech nezbytné ověření schopnosti materiálu plynovodního potrubí a jeho svarových spojů odolávat působení tlakového vodíku, a to zejména s důrazem na materiály stávající plynovodní sítě po mnohaletém provozu a nižší metalurgické kvalitě. Hodnocení odolnosti materiálu vůči vodíkovému zkřehnutí se však uplatňuje i v dalších odvětvích zabývajících se skladováním a transportem vodíku, jmenovitě výrobě tlakových lahví nebo zásobníků, kde jsou výzkumné aktivity zaměřovány na zařazení materiálů s vyšší pevností a odolávají vyšším tlakům vodíku v láhvi (až 1100 bar). Existuje celá řada metod posuzování odolnosti materiálu vůči působení vysokotlakého vodíku, ať už normalizovaných, nebo vycházejících z principů lomové mechaniky nebo kinetiky šíření únavové trhliny. Laboratoř společnosti MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s. r. o. se zabývá materiálovými zkouškami v prostředí vysokotlakého vodíku od roku 2015 a disponuje vodíkovými autoklávy vlastního návrhu i výroby pro jejich provádění. V článku jsou shrnuty základní metody zkoušení odolnosti materiálu vůči vodíkové křehkosti demonstrované na oceli 34CrMo4 používané pro výrobu tlakových lahví, a to jak dlouhodobé expoziční zkoušky zatížených i nezatížených těles i zkoušky in-situ v prostředí vysokotlakého vodíku a využití miniaturizovaných zkušebních těles. Ambicemi laboratoře je další rozvoj zkušebních technik i parametrů zkoušky za účelem přizpůsobení se požadavkům průmyslových partnerů a aplikace výsledků na konkrétní komponentu působící v plynárenském průmyslu. V průběhu experimentálních prací byla pozorována vyšší náchylnost materiálu k degradaci jeho vlastností v důsledku vodíkového zkřehnutí na vzorcích s trhlinou zatěžovaných in-situ v prostředí vysokotlakého vodíku ve srovnání se vzorky po dlouhodobém sycení.

Klíčová slova: vodíkové zkřehnutí; lomová mechanika; rychlost šíření únavové trhliny