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Hybrid laser–arc welding (HLAW) reduces hydrogen permeation in X65 pipeline steel welds compared to gas metal arc welding (GMAW) due to a finer microstructure and higher fraction of high-angle grain boundaries. Novelty: ClaimNovelty.NOVEL_FINDING. Consensus alignment: ConsensusAlignment.NEUTRAL.

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Diese Forschung zielt darauf ab, das Verhalten der Wasserstoffpermeation in X65-Pipeline-Stahlschweißnähten zu vergleichen, hergestellt mit zwei Schweißtechniken.

February 27, 2026Open Access

Einblicke in das Verhalten der gasförmigen Wasserstoffpermeation in Schweißnähten von X65-Pipeline-Stahl

Key Points

Diese Forschung zielt darauf ab, das Verhalten der Wasserstoffpermeation in X65-Pipeline-Stahlschweißnähten zu vergleichen, hergestellt mit zwei Schweißtechniken.
Vergleich von Schweißnähten, hergestellt durch Hybrid-Laser-Lichtbogenschweißen (HLAW) und Metall-Schutzgasschweißen (GMAW)
Bewertung der Korngrenzcharakteristik mittels Elektronenrückstreubeugung (EBSD)
Durchführung von Hochdruck-Wasserstoffpermeationstests
Einsatz der thermischen Desorptionsspektroskopie (TDS) zur Bewertung der Wasserstoffansammlung
Die HLAW-Schweißnaht zeigte eine feinere Mikrostruktur und einen höheren Anteil an Korngrenzen mit großem Winkel (HAGBs) als GMAW
Niedrigerer effektiver Wasserstoffdiffusionskoeffizient bei HLAW (3,13 × 10⁻⁶ cm²/s) im Vergleich zu GMAW
Höhere Oberflächenwasserstoffkonzentration in der HLAW-Schweißnaht (6,63 × 10⁻¹² mol/cm³)
HLAW-Schweißnähte zeigten stärkere Wasserstoffbindung durch HAGBs, was eine bessere Eignung für den Wasserstofftransport anzeigt

Abstract

Zusammenfassung Diese Studie vergleicht das Verhalten der gasförmigen Wasserstoffpermeation in Schweißnähten von API 5L X65-Pipeline-Stahl, hergestellt mittels Hybrid-Laser-Lichtbogenschweißen (HLAW) und Metall-Schutzgasschweißen (GMAW). Elektronenrückstreubeugung (EBSD) und Hochdruck-Wasserstoffpermeationstests wurden verwendet, um die Korngrenzcharakteristik und den Wasserstoffdiffusionsgrad in den Schweißverbindungen zu bewerten. Die HLAW-Schweißnaht zeigte eine feinere Mikrostruktur mit einem höheren Anteil an Korngrenzen mit großem Winkel (HAGBs) im Vergleich zur GMAW-Schweißnaht. Dies führte zu einem niedrigeren effektiven Wasserstoffdiffusionskoeffizienten (3,13 × 10⁻⁶ cm²/s) und einer höheren Oberflächenwasserstoffkonzentration (6,63 × 10⁻¹² mol/cm³) im HLAW-Probenstück. Die thermische Desorptionsspektroskopie (TDS) offenbarte zudem eine stärkere Wasserstoffansammlung aufgrund intensiverer Wasserstoffbindung an die HAGBs in den HLAW-Schweißnähten, die durch das schnelle Abkühlen, das dieser Schweißtechnik eigen ist, entstehen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Anreicherung von HAGBs die Wasserstoffdiffusion effektiv hemmt. Daher kann durch Optimierung des Schweißdesigns mit HLAW die Wasserstoffpermeation in Pipeline-Stählen für Wasserstofftransportanwendungen reduziert werden.

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