In der modernen Industrie werden Drucksensoren in vielen Anwendungen eingesetzt, um den Druck von Gasen oder Flüssigkeiten zu messen. Drucksensoren finden beispielsweise Anwendung in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrtindustrie oder auch in der chemischen Industrie. Dabei ist es besonders wichtig, dass die Sensoren genau und zuverlässig arbeiten. Doch was passiert, wenn Drucksensoren mit Wasserstoff in Berührung kommen? Wie können Wasserstoff und Drucksensoren zusammenarbeiten und welche Materialien eignen sich dafür am besten?
Wasserstoffversprödung und ihre Auswirkungen
Wasserstoffversprödung ist ein Phänomen, das bei vielen Materialien auftritt, wenn sie mit Wasserstoff in Berührung kommen. Wasserstoff ist ein sehr reaktionsfreudiges Element, das sehr leicht in Metalle eindringen kann. Wenn Wasserstoff in das Metallgitter eines Materials eindringt, verändert er die Festigkeit des Materials und macht es spröde. Im schlimmsten Fall führt dies zu Rissen im Material, was insbesondere bei Drucksensoren mit dünnen Membranen, die zur genauen Messung des Drucks erforderlich sind, zu Problemen führen kann.
Die Wirkung von Wasserstoff auf Drucksensoren
Drucksensoren verwenden unterschiedliche Messprinzipien, um den Druck von Gasen oder Flüssigkeiten zu messen. Piezoresistive Messprinzipien verwenden eine interne Übertragungsflüssigkeit, die bei Kontakt mit Wasserstoff reagieren kann. Dies kann zu Verfälschungen der Messergebnisse führen und im schlimmsten Fall zu einer Zerstörung des Sensors führen. Bei Dünnfilmsensoren können Widerstandsstrukturen der Messbrücke durch Wasserstoffanlagerung ihre messtechnischen Eigenschaften verändern, was zu einer Verfälschung des Messsignals führen kann.
Die Bedeutung von geeigneten Materialien
Durch die Wahl geeigneter Materialien können die Auswirkungen von Wasserstoff auf Drucksensoren minimiert werden. Ein Material, das sich besonders gut gegen Wasserstoffversprödung eignet, ist Gold. Gold ist ein sehr inertes Material, das sich nicht mit Wasserstoff verbindet und daher seine Festigkeit und seine Eigenschaften nicht verändert. In der Praxis wird Gold jedoch aufgrund seiner hohen Kosten nicht oft als Material für Drucksensoren verwendet.
Andere Materialien, die sich gegen Wasserstoffversprödung eignen, sind Edelstahl und Titan. Diese Materialien bieten eine gute Balance zwischen Kosteneffizienz und Widerstandsfähigkeit gegen Wasserstoffversprödung. Darüber hinaus gibt es spezielle Legierungen, die für den Einsatz in Wasserstoffumgebungen entwickelt wurden, wie beispielsweise Inconel oder Hastelloy.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wahl geeigneter Materialien und Konstruktionen bei der Herstellung von Drucksensoren in Wasserstoffumgebungen von entscheidender Bedeutung ist. Die Auswirkungen von Wasserstoffversprödung auf die Materialien und Komponenten können zu einer verminderten Leistung, Verfälschungen der Messergebnisse oder sogar zur Zerstörung des Sensors führen.
Daher sollten Hersteller und Anwender von Drucksensoren darauf achten, dass die verwendeten Materialien die Auswirkungen von Wasserstoffversprödung minimieren oder sogar verhindern. Materialien wie Edelstahl, Titan oder spezielle Legierungen können eine gute Balance zwischen Kosteneffizienz und Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasserstoffversprödung bieten.
Neben der Wahl geeigneter Materialien können auch die Kontrolle der Umgebungsbedingungen und spezielle Konstruktionsmerkmale dazu beitragen, die Auswirkungen von Wasserstoff auf Drucksensoren zu minimieren.
Insgesamt sollte die Sensibilisierung für das Thema Wasserstoffversprödung bei der Herstellung und Anwendung von Drucksensoren erhöht werden, um zuverlässige und genaue Messungen in Wasserstoffumgebungen sicherzustellen. Nur so kann eine effiziente und sichere Arbeit in der chemischen Industrie, der Wasserstofftechnologie oder der Luft- und Raumfahrtindustrie gewährleistet werden.
- Messbereiche von 0 ... 0,1 bis 0 ... 6.000 bar [0 ... 3 bis 0 ... 15.000 psi]
- Zugelassen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, z. B. ATEX, IECEx, FM und CSA
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- Höchste Lastwechselbeständigkeit und Schockresistenz
- Komplett aus CrNi-Stahl
- Zulassung Germanischer Lloyd
- Anzeigebereiche bis 0 … 1.600 bar
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- Hohe Messgenauigkeit
- Frei skalierbare Messbereiche
- Nach Vorgaben von SIL 2 entwickelt
- Sieben verschiedene Gehäusevarianten
- Konfigurierbar über DTM (Device Type Manager) nach FDT (Field Device Tool)-Konzept (z. B. PACTware™)
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- Ex-Schutz nach ATEX und IECEx
- Für Anwendungen bis SIL 2 (SIL 3)
- Verschweißte metallische Messzelle
- Sieben verschiedene Gehäusevarianten
- Konfigurierbar mit Unterstützung von EDD und DTM (Device Type Manager) nach FDT-Konzept (Field Device Tool), z. B. PACTware
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- CSA- und FM-zugelassen als „druckfest“ für explosionsgefährdete Bereiche Class I Div. 1
- ATEX-zugelassen als „druckfeste Kapselung“ für II 2 G Ex d II C
- Strom- oder Spannungsausgang
- Für raue Umgebungsbedingungen konzipiert
- Low-Power-Ausführung optional erhältlich
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