Schadensanalyse

Was ist Failure Analysis?

Schadensanalyse ist die systematische Untersuchung eines beschädigten Bauteils durch Sichtprüfung, Bruchoberfläche (Fraktographie), Metallographie, chemische Analyse, Härte und mechanische Tests; Dies ist die Studie, in der der Schadensmechanismus und die Grundursache ermittelt werden.

Zweck von Failure Analysis

Der Zweck besteht darin, den Fehlermechanismus (Ermüdung, Überlastung, Korrosion, Spannungsrisskorrosion, Kriechen, Sprödbruch) und die Grundursache zu bestimmen und die Korrekturmaßnahmen festzulegen, die ein erneutes Auftreten verhindern.

Bei welchen Produkten wird Failure Analysis angewendet?

Gebrochene Maschinenelemente
Fehlerhafte Schweißverbindungen
Korrodierte Rohre und Geräte
Vorzeitig ausgefallene Befestigungselemente

In welchen Branchen wird Failure Analysis eingesetzt?

MetallStahlBergbauMaschinenÖl und Gas

Normen zu Failure Analysis

ASTM E2332 (Fraktographie-Leitfaden)
ASTM E3 / E407 (Metallographie)
ISO 6892 / ISO 148 (Mechanische Prüfungen)
ASTM E415 / ISO 11885 (chemische Analyse)

Prüfbedingungen für Failure Analysis

Schritt 1: Dokumentensammlung: Servicebedingungen, Ladehistorie, Fertigungsaufzeichnungen
Schritt 2: Zerstörungsfreie visuelle und Stereountersuchung; die Bruchfläche bleibt erhalten
Schritt 3: Fraktographie (Stereo und SEM), Metallographie, chemische Analyse
Schritt 4: Mechanische Prüfungen und Härteprüfungen; ggf. Belastungsanalyse

Prüfgerät für Failure Analysis

Stereomikroskop und digitale Bildgebung
Rasterelektronenmikroskop (REM/EDS)
Vorbereitungslinie für die Metallographie
Ausrüstung für die chemische Analyse und mechanische Prüfung

Probenanforderungen für Failure Analysis

Die Bruchfläche darf nicht gereinigt oder mit sich selbst in Kontakt gebracht werden
Das Teil muss so wie es ist, zusammen mit allen Bruchstücken, eingesandt werden
Servicebedingungen und Fehlerhistorie müssen dokumentiert werden
Zum Vergleich ist ein unbeschädigtes Referenzteil hilfreich

Dauer von Failure Analysis

2–6 Wochen, je nach Umfang.

Ablauf von Failure Analysis

1Fehlerhistorie und Servicebedingungen werden erfasst.
2Das Teil wird zerstörungsfrei untersucht und dokumentiert.
3Die Bruchfläche wird fraktographisch untersucht.
4Es werden Metallographie, chemische Analyse und mechanische Tests durchgeführt.
5Der Fehlermechanismus wird ermittelt.
6Es werden Grundursachen und Korrekturmaßnahmenempfehlungen gemeldet.

Annahmekriterien für Failure Analysis

Die Fehleranalyse ist kein Konformitätstest; Das Ergebnis ist nicht bestanden/nicht bestanden, sondern der ermittelte Fehlermechanismus und die Grundursache.

Auswertung der Ergebnisse

Das Reinigen der Bruchfläche oder das Inkontaktbringen von Teilen miteinander vernichtet die wertvollsten Beweise. Es ist ein häufiger Fehler, von einem einzigen Befund aus auf die eigentliche Ursache zu springen; Der Mechanismus muss durch mehrere unabhängige Erkenntnisse gestützt werden.

Prüfbericht zu Failure Analysis

Fehlerhistorie und Servicebedingungen
Visuelle und fraktografische Befunde
Metallografische, chemische und mechanische Ergebnisse
Fehlermechanismus
Ursachenermittlung und Empfehlungen

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Metall- und Metallurgieprüfung — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Failure Analysis gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Metall- und metallurgische Prüfungen ermitteln, welche Last ein Metall oder eine Schweißverbindung tragen kann, wie es versagt und wie seine innere Struktur aussieht. Das Ergebnis dieser Familie betrifft oft nicht das Produkt selbst, sondern die Identität des WERKSTOFFS: Entspricht der Stahl wirklich der angegebenen Güte, liefert die Schweißnaht die vom Design angenommene Festigkeit, enthält der Guss einen unzulässigen inneren Fehler?

Die praktische Bedeutung des Bereichs ergibt sich daraus, dass ein Metallteil selten allmählich versagt. Ein Kunststoffteil verformt sich, altert, reißt und gibt meist eine Vorwarnung. Eine Schweißnaht oder ein Verbindungselement hingegen bricht oft ohne Vorwarnung — besonders bei Ermüdung und Sprödbruch. Deshalb ist Materialprüfung in Bereichen wie Druckgeräten, Hebezeugen, Baustahl und Rohrleitungen eine Anforderung der VORSCHRIFT und nicht des Designs.

Die Familie vereint drei Methodengruppen, von denen jede eine andere Frage beantwortet. Mechanische Prüfungen quantifizieren das Verhalten des Werkstoffs unter Last. Zerstörungsfreie Prüfung sucht nach Fehlern, ohne das Teil zu beschädigen. Metallografie und chemische Analyse erklären, warum sich der Werkstoff so verhält — über Korngefüge, Phasenverteilung, Einschlussgehalt und Legierungszusammensetzung.

Das Abnahmekriterium dieser Prüfungen stammt fast nie aus der Prüfnorm, und das ist der Schlüssel zum Verständnis des Bereichs. Die Prüfnorm sagt, wie die Messung durchzuführen ist; die zulässigen Werte stammen aus der Produktnorm, der Werkstoffgüte oder dem Fertigungskodex. ISO 6892-1 sagt, wie man einen Zugversuch durchführt; EN 10025 sagt, welche Streckgrenze dieser Stahl liefern muss. Beim Lesen eines Berichts ist entscheidend, gegen welche Produktnorm bewertet wurde.

Die Probenahme ist in diesem Bereich untrennbar mit dem Ergebnis verbunden. Zwei Proben aus derselben Schmelze können je nach Entnahmerichtung und -ort unterschiedliche Werte liefern; bei Walzprodukten liefern Proben parallel und quer zur Walzrichtung unterschiedliche Ergebnisse. Produktnormen regeln daher auch Entnahmeort und -richtung, und der Bericht muss dies dokumentieren.

Methodengruppen in diesem Bereich

Mechanische Tests
Zug-, Druck-, Biege-, Kerbschlag- (Charpy), Härte- (Brinell, Vickers, Rockwell), Ermüdungs-, Kriech- und Bruchzähigkeitsprüfung. Diese liefern das Verhalten des Werkstoffs unter Last in Zahlenform.
Zerstörungsfreie Prüfung
Durchstrahlungsprüfung, Ultraschallprüfung, Eindringprüfung, Magnetpulverprüfung und Sichtprüfung. Sie sucht Oberflächen- und innere Fehler, ohne das Teil zu beschädigen, und ist ein unverzichtbarer Schritt bei geschweißten Konstruktionen.
Metallografie
Probenvorbereitung, Ätzung und mikroskopische Untersuchung. Beurteilt werden Korngröße, Phasenverteilung, Einschlussgehalt, Einsatzhärtetiefe und die Wärmeeinflusszone der Schweißung.
Chemische Analyse
Die Legierungszusammensetzung wird mittels optischer Emissionsspektrometrie und Nasschemie verifiziert; die Bestätigung der Werkstoffgüte läuft über diesen Schritt.
Korrosionsverhalten
Salzsprühnebel-, Lochfraß- und Spaltkorrosions- sowie interkristalline Korrosionsprüfungen. Bei nichtrostenden Stählen können diese die Qualität der Wärmebehandlung anzeigen.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Ein Werkstoffzertifikat (wie EN 10204 3.1) ist kein Prüfbericht; es ist die Erklärung des Herstellers. Bei kritischen Anwendungen wird eine unabhängige Verifizierung durchgeführt, und beides darf nicht verwechselt werden.
ASTM- und ISO-Zugversuche messen dieselben Größen, verwenden aber unterschiedliche Probengeometrien; die Ergebnisse gelten nicht als direkt äquivalent, angewendet wird, was die Spezifikation verlangt.
Umrechnungstabellen zwischen Härte und Festigkeit sind NÄHERUNGSWEISE. Die Berechnung der Streckgrenze aus der Härte ist kein ausreichender Nachweis für die Werkstoffabnahme.
Bei der zerstörungsfreien Prüfung bedeutet "kein Fehler gefunden" nicht, dass kein Fehler vorhanden ist; Fehler unterhalb der Nachweisgrenze der Methode können vorhanden sein. Der Bericht muss die angewandte Methode und die Empfindlichkeitsstufe angeben.
Das Bestehen einer Schweißnaht zeigt nicht, dass der Schweißer oder das Verfahren qualifiziert ist; das sind getrennte Prozesse.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Prüfung des Werkstoffzertifikats und Wareneingangsprüfung
Freigabe der Schweißkonstruktion; Schweißer- und Verfahrensqualifikation
Fertigungskontrolle von Druckgeräten und Baukomponenten
Schadensanalyse und Ermittlung der Grundursache von Feldschäden
Verifizierung von Wärmebehandlungs- und Oberflächenbehandlungsprozessen

Häufige Fragen zu Failure Analysis

Sollte ich das Teil reinigen, bevor ich es zur Fehleranalyse sende?

Nein. Die Bruchfläche darf nicht gereinigt, gebürstet oder die Bruchstücke miteinander in Kontakt gebracht werden; Diese Maßnahmen zerstören den wichtigsten Beweis für den Fehlermechanismus. Das Teil muss so wie es ist, trocken und geschützt verschickt werden.

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