Создание литых барьерных оболочек для биметаллических и комбинированных баллонов хранения водорода.

Анализ современных конструкций баллонов изготовленных из аустенитных сталей указывает на то, что они характеризуются недостаточной коррозионной стойкостью в водородной среде, что приводит к возникновению «водородной деградации» стенок емкостей и существенным потерям водорода в окружающую среду. Существующие технологии изготовления защитных барьерных оболочек, путем нанесения серебренных, золотых и медных покрытий на внутреннюю стенку из нержавеющей стали, позволят предотвратить проникновение водорода через стенки баллонов и обеспечить надежность в процессе их эксплуатации. Однако, такие емкости характеризуются высокой трудоемкостью и себестоимостью, сложностью их изготовления.

С целью устранения «водородной деградации» аустенитной стали разработан способ нанесения защитной барьерной оболочки на внутреннюю стенку емкости хранения водорода, который базируется на двух последовательных технологических операциях: первая – создание сплошного диффузионного слоя толщиной 600-700 мкм путем алитирования стальной поверхности; вторая – нанесение на диффузионный слой барьерной оболочки из сплава типа АК9 толщиной 2-3 мм.

Создание литых барьерных оболочек для комбинированных баллонов, которые состоят с внутренней защитной барьерной стенки с коррозионностойкого алюминиевого сплава и внешней силовой – с высокопрочного алюминиевого сплава или полимерного материала, достигается за счет получения их в кокиле с последовательно направленной кристаллизацией жидкого металла и с использованием метода обратного выдавливания деталей типа «стакан» из литых заготовок. В кокиле с направленной  кристаллизацией жидкого металла изготавливаются послойные двухфункциональные стенки алюминиевого баллона для хранения водорода, где внутренняя стенка выполнена с коррозионностойкого сплава типа АК9, а внешняя силовая – с высокопрочного сплава типа АК8М3. Изготовление барьерных оболочек с использованием метода обратного выдавливания деталей типа «стакан» из литых заготовок ведется в два этапа: на первом – получается полость детали глубиной 0,75-0,8 от максимально заданной, а на втором – формируется дно и получается заданная глубина детали типа «стакан». Полученные защитные барьерные оболочки (детали типа «стакан»), которые представляют собой две половины емкостей хранения водорода, надежно соединяются между собой аргонно-дуговой сваркой.

Внедрение комплексной технологии создания литых барьерных оболочек в производство позволит успешно использовать сплавы типа АК9 и АК8М3 в качестве конструкционных материалов при изготовлении емкостей хранения водорода принципиально новой конструкции, понизить металлоемкость, полностью устранить проникновение водорода через стенки баллонов, повысить срок эксплуатации в 1,5-2,0 раза и рекомендовать их для безопасного хранения водорода под давлением в пределах 2-10 МПа.