• acciai altoresistenziali
• high strength steels
• hydrogen
• hydrogen embrittlement
• idrogeno
• infragilimento da idrogeno
• mechanical test
• permeation test
• prove di diffusione
• prove di trazione
• prove meccaniche
• provini hollow
• ssrt
• tensile test

Negli ultimi anni, in seguito ai provvedimenti adottati dai governi nazionali per azzerare o, quantomeno, ridurre il consumo di combustibili fossili, si è registrato un crescente interesse verso altre risorse energetiche. Tra queste, l'idrogeno si distingue come una delle opzioni più promettenti perché, se combinato con fonti di energia rinnovabile, può essere prodotto in modo sostenibile e senza emissioni. Inoltre, a differenza delle fonti energetiche solari o eoliche, attualmente molto diffuse e oggetto di forte interesse, l'idrogeno possiede la capacità di essere stoccato e trasportato con maggiore facilità.
Nel contesto del trasporto dell'idrogeno, i compressori rivestono un ruolo fondamentale. Quando utilizzati per comprimere idrogeno, il basso peso molecolare di questo elemento richiede che, per ottenere rapporti di compressione accettabili in un singolo stadio, si raggiungano velocità periferiche molto elevate, talvolta superiori a 600 m/s. Tali velocità impongono la necessità di utilizzare materiali con elevata resistenza specifica per la realizzazione delle parti rotanti. Il materiale sarà impiegato in un ambiente costituito quasi esclusivamente da idrogeno in pressione, con valori che possono raggiungere un massimo di circa 200 bar. Pertanto, è fondamentale caratterizzare il materiale in relazione al fenomeno noto come “Danneggiamento da idrogeno” il quale comporta una perdita di resistenza dovuta alla presenza di idrogeno.
Lo scopo di questo lavoro è caratterizzare il comportamento di un possibile candidato per la costruzione di compressori per idrogeno, rappresentato da un acciaio basso-legato al Cr-Mo-V, sottoposto a trattamento termico di tempra e rinvenimento. In particolare, verranno studiate due varianti del solito materiale sottoposto al solito trattamento termico con l'unica differenza data dalla temperatura di rinvenimento. Le temperature di rinvenimento saranno 550°C per il primo materiale, denominato nel seguito come Acciaio Shield H, e 650°C per il secondo, identificato come Acciaio Shield L.
I materiali saranno caratterizzati sia dal punto di vista diffusivo, attraverso prove di permeazione gassosa ed elettrochimica, prove di solubilità e di desorbimento, sia dal punto di vista meccanico mediante le cosiddette prove SSRT (Slow Strain Rate Test), ovvero prove di trazione a basso tasso di deformazione. Queste ultime presentano un aspetto innovativo: anziché utilizzare il provino convenzionale, caricato con idrogeno gassoso dall'esterno in autoclave, verrà impiegato un provino tubolare (detto provino hollow). Questa configurazione consente di eseguire il caricamento dall'interno con una quantità ridotta di idrogeno, offrendo ulteriori vantaggi che verranno analizzati successivamente. Le prove sono state effettuate in collaborazione con l'azienda Letomec.

In recent years, following the measures adopted by national governments to eliminate or at least reduce the consumption of fossil fuels, there has been a growing interest in alternative energy resources. Among these, hydrogen stands out as one of the most promising options when combined with renewable energy sources, it can be produced sustainably and without emissions. Moreover, unlike solar or wind energy, which are currently widespread and attract significant interest, hydrogen has the advantage of being more easily stored and transported.
In the context of hydrogen transportation, compressors play a critical role. When used for hydrogen compression, the low molecular weight of this element requires very high peripheral speeds to achieve acceptable compression ratios in a single stage, sometimes exceeding 600 m/s. Such speeds necessitate the use of materials with high specific strength for the construction of rotating components. The material will be employed in an environment composed almost entirely of pressurized hydrogen, with pressure values reaching up to 200 bar. Therefore, it is crucial to characterize the material in relation to the phenomenon known as Hydrogen Embrittlement, which leads to a loss of strength due to the presence of hydrogen.
The objective of this work is to characterize the behavior of a potential candidate material for the construction of hydrogen compressors, represented by a Cr-Mo-V low-alloy steel subjected to quenching and tempering heat treatment. Specifically, two variants of the same material, subjected to the same heat treatment with the only difference being the tempering temperature, will be studied. The tempering temperatures will be 550°C for the first material, referred to hereafter as Shield H steel, and 650°C for the second, also identified as Shield L steel.
The materials will be characterized both from a diffusivity perspective, through gas permeation and electrochemical tests, solubility tests, and desorption tests, and from a mechanical perspective through the so-called SSRT (Slow Strain Rate Test), i.e., tensile tests conducted at low deformation rates. These latter tests present an innovative aspect: instead of using the conventional specimen, which is charged with gaseous hydrogen externally in an autoclave, a tubular specimen (known as a hollow specimen) will be used. This configuration allows internal hydrogen charging with a reduced quantity of hydrogen, offering additional advantages that will be analyzed later. The tests were conducted in collaboration with Letomec.