Wasserstoffversprödung

Was ist Wasserstoffversprödung?

Bei der Wasserstoffversprödungsprüfung handelt es sich um eine Prüfung, bei der beurteilt wird, ob der von hochfesten Stahlteilen beim Galvanisieren, Beizen oder kathodischen Schutz aufgenommene Wasserstoff unter Dauerbelastung zu einem verzögerten Bruch führt.

Zweck von Wasserstoffversprödung

Der Zweck besteht darin, sicherzustellen, dass Beschichtungs- und Oberflächenbehandlungsprozesse keine Wasserstoffversprödung verursachen und dass der Wasserstoffentlastungsprozess (Ausheizprozess) wirksam ist.

Bei welchen Produkten wird Wasserstoffversprödung angewendet?

Hochfeste Verbindungselemente
Beschichtete Feder- und Wellenteile
Strukturelle Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt
Beschichtete hochfeste Stähle

In welchen Branchen wird Wasserstoffversprödung eingesetzt?

MetallStahlBergbauMaschinenÖl und Gas

Normen zu Wasserstoffversprödung

ASTM F519
ASTM F1624
ISO 15330
ASTM F606 (Befestigungselement)

Prüfbedingungen für Wasserstoffversprödung

Probe: Gekerbte Proben aus hochfestem Stahl, definiert in ASTM F519
Laden: Ein in der Norm definierter Prozentsatz der Bruchlast der Probe (typischerweise 75 %)
Zeit: Dauerbelastungsdauer gemäß ASTM F519 (typischerweise 200 Stunden)
Wasserstoffentlastung: Ausheizen bei definierter Temperatur und Dauer nach der Beschichtung

Prüfgerät für Wasserstoffversprödung

Dauerlastanlage
Zugang zur Galvanisierungs- und Beizlinie
Wasserstoffentlastungsofen
Stereomikroskop

Probenanforderungen für Wasserstoffversprödung

Die Proben müssen der in ASTM F519 definierten Art und Härte entsprechen
Die Proben müssen parallel zum realen Produktionsprozess bearbeitet werden
Es müssen Kontrollproben verwendet werden
Die Anzahl der Proben ist in der Norm festgelegt

Dauer von Wasserstoffversprödung

Die Ladedauer beträgt typischerweise 200 Stunden; 2 Wochen zusammen mit Vorbereitung und Beurteilung.

Ablauf von Wasserstoffversprödung

1Die Bearbeitung der Proben erfolgt zusammen mit dem zu bewertenden Prozess.
2Bei Bedarf wird eine Wasserstoffentlastung angewendet.
3Die Proben werden dauerhaft mit der definierten Last belastet.
4Der Bruch wird während der gesamten definierten Dauer überwacht.
5Proben, die nicht brechen, werden durch Erhöhung der Belastung überprüft.
6Das Ergebnis wird gemeldet.

Annahmekriterien für Wasserstoffversprödung

Das Akzeptanzkriterium ist in ASTM F519 angegeben: Proben, die während der definierten Belastung und Dauer nicht brechen.

Auswertung der Ergebnisse

Wasserstoffversprödung ist ein verzögerter Schadensmechanismus; Kurzfristige Zugversuche zeigen dies nicht. Wenn sich die Wasserstoffentlastungszeit nach der Beschichtung verzögert, nimmt ihre Wirksamkeit ab, daher muss auch der Prozesszeitpunkt überprüft werden.

Prüfbericht zu Wasserstoffversprödung

Standard angewendet
Probentyp und Härte
Prozess- und Wasserstoffentlastungsparameter
Angewandte Belastung und Dauer
Bruchbefunde

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 Wasserstoffversprödung 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 Wasserstoffversprödung

Wann sollte der Wasserstoffentlastungsprozess durchgeführt werden?

Die Spezifikationen erfordern, dass dies so bald wie möglich nach der Beschichtung erfolgt. Mit zunehmender Verzögerung steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Wasserstoff eingefangen wird, und die Wirksamkeit des Prozesses nimmt ab; Der Ablauf des Prozesses muss aufgezeichnet werden.