Lebensdauer und Ausfallwahrscheinlichkeit

Die Grundlage für die Vorhersage von Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Bauteilen im Kontakt mit Wasserstoff sind hochwertige Materialdaten unter realen Einsatzbedingungen und belastbare Informationen zu den Spannungszuständen. Valide Aussagen zur (Rest-)Lebensdauer und zu Versagensrisiken erfordern fundierte Schädigungs- und Rissausbreitungsmodelle. Wir passen die geeigneten Vorhersagemodelle auf Ihren Anwendungsfall an.

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FAQs - Beispiele für KundenFragen
Referenzprojekte
Publikationen

FAQs – Beispiele für Kundenfragen

Jede Fragestellung ist individuell und die Antwort ist kundenspezifisch. Mit den Antworten bekommen Sie einen ersten Eindruck davon, wo wie bei der Klärung ansetzen. Sprechen Sie uns an. Gemeinsam suchen wir einen (unverbindlichen) Lösungsweg für Ihre Herausforderung.

Welchen Einfluss haben die Randbedingungen Temperatur und Druck auf die Bauteillebensdauer?

Die Einflüsse von Temperatur und Wasserstoffdruck sind sehr groß und komplex. Wir decken mit unseren Prüfmaschinen einen Temperaturbereich von -196 °C bis 1000 °C ab und untersuchen Werkstoffe bis zu einem Druck von 1000 bar. Damit können wir ein sehr großes Spektrum von Betriebsbedingungen im Labormaßstab darstellen.

Gibt es beim Kontakt mit Flüssigkeiten eine Wasserstoffaufnahme?

Korrosive Medien können zu einer Wasserstoffaufnahme führen. Mit unserer Wasserstoffanalytik können wir die Wasserstoffkonzentration in Metallen ermitteln.

Gibt es bei hoher oder bei tiefer Temperatur eine Wasserstoffschädigung?

Einige Werkstoffe zeigen bei ca. -50 °C bis Raumtemperatur ihre größte Wasserstoffversprödung. Bei hohen Temperaturen kann es bei manchen Werkstoffen zu High Temperature Hydrogen Attack (HTHA) kommen.

Welche Gaszusammensetzungen mit Wasserstoff sind in der Anwendung kritisch?

In Gasgemischen gibt es Promotoren und Inhibitoren für die Wasserstoffaufnahme und Schädigung. Mit Hohlproben untersuchen wir wirtschaftlich und effizient die Wechselwirkung zwischen Gasgemischen und Werkstoffen.

Wie wird die Kurzzeitfestigkeit (LCF) von Bauteilen durch Wasserstoff beeinflusst?

Bei der Kurzzeitfestigkeit (Low Cycle Fatigue, LCF), bei der das Bauteil durch hohe Lasten plastisch verformt wird, wirkt Wasserstoff beschleunigend auf das Risswachstum.

Wird die Dauerfestigkeit durch Wasserstoff beeinflusst?

Der Einfluss von Wasserstoff auf die Dauerfestigkeit ist Gegenstand aktueller Forschungsprojekte, da er wissenschaftlich noch nicht geklärt ist. Das Wasserstoffangebot (gasförmig oder vorbeladen) sowie die Prüffrequenz haben dabei einen großen Einfluss auf das wasserstoffbeeinflusste Risswachstum. 

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Referenzprojekte

AdHyBau2

Luftfahrt

Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines kryogen gekühlten wasserstoff-elektrischen Antriebsstrangs, um fossile Energieträger durch klimaneutral hergestellten Wasserstoff zu ersetzen und somit eine klimafreundliche Luftfahrt zu erreichen. Um die Effizienz des Antriebsstrangs zu steigern, kommen innovative additive Fertigungsverfahren zum Einsatz. Für diese Werkstoffe gibt es bisher nur wenige bis keine Materialkennwerte unter den herausfordernden Betriebsbedingungen bei tiefer Temperatur und Wasserstoffatmosphäre. Durch Aufwärm- und Abkühlvorgänge, sowie statische und dynamische Lasten während des Betriebes sind die mechanischen Beanspruchungen auf die Komponenten der elektrischen Maschine sehr groß. Daher ist es das Ziel durch umfangreiche Materialuntersuchungen die in der Luftfahrt hohen Anforderungen an Bauteil- und Betriebssicherheit zu erreichen und ein gewichtsoptimiertes Design der Maschine zu entwickeln. Der Auslegungs- und Designprozess wird zusätzlich durch neu entwickelte, fortschrittliche Material- und Lebensdauervorhersagemodelle, die das Material- und Bauteilverhalten bei tiefer Temperatur und Wasserstoffeinfluss beschreiben können, unterstützt. Dadurch können Entwicklungsvorgänge optimiert und aufwändige Bauteilversuche reduziert werden. Diese fortschrittlichen Modelle können auch zukünftig weiterverwendet werden und sind ein erheblicher Wettbewerbsvorteil bei der Auslegung von Bauteilen.

Projektprofil: AdHyBau2

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Publikationen

Elsässer, C.; Michler, T.; Gumbsch; P.
Accident prevention and service life - Materials
Hydrogen Technologies; Neugebauer, R. (Ed.); Springer International Publishing AG, Cham, Switzerland (2022) 341-356; 203/2022 Link

Michler T.; Varfolomeev I.
Effect of temperature on hydrogen assisted fatigue crack growth rate of an austenitic steinless steel in PVP 2024; ASME (2024) PVP2024-121158, V004T06A004, 7 Seiten Link

Michler T.; Claeys L.; Oeser S.; Depover T.
Comparison of gaseous hydrogen effects in 1200 MPa high strength martensitic and pearlitic steels
Materials Science and Engineering: A 924 (2025) Art. 147975, 10 Seiten Link

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