Zur Aufklärung von wasserstoffinduzierten Schäden an Bauteilen müssen wasserstoffunterstütztes Risswachstum, Versprödung, Ausscheidungen oder Korngrenzenangriffe untersucht werden. Bruchmuster, Bruchart und Bruchursachen müssen bestimmt werden, ebenso wie die Erfassung des im Werkstoff gebundenen Wasserstoffs. Wir reproduzieren Schadensmechanismen unter Laborbedingungen und leiten Maßnahmen zur Vermeidung ab.
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FAQs - Beispiele für KundenFragen
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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.
Welche Defekte oder Defektgrößen sind kritisch?
Wasserstoff sammelt sich an Defekten (Poren, Einschlüsse oder Mikro-Risse) an und verringert die kritische Defektgröße signifikant, sodass daraus schneller Risse entstehen. Kritische Defektgrößen in Abhängigkeit von Werkstoff und Belastung ermitteln wir rechnerisch und experimentell.
Ab wann wird die Wasserstoff-Konzentration für ein Bauteil kritisch?
„Kritisch“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es unter Betriebsbedingungen zu einem vorzeitigen Versagen des Bauteils kommen kann. Ein allgemeingültiger Zahlenwert für eine kritische Wasserstoffkonzentration existiert nicht, da dieser stark vom Werkstoff und der Mikrostruktur abhängig ist. Den Zusammenhang zwischen Wasserstoffkonzentration und Bauteileigenschaften untersuchen wir experimentell, indem wir Proben mit definierten Wasserstoffkonzentrationen vorbeladen und anschließend mechanisch testen. Dadurch können wir die kritische Wasserstoffkonzentration für den Betrieb ermitteln.
Beschleunigt Wasserstoff das Risswachstum?
In den meisten metallischen Werkstoffen erhöht Wasserstoff die Risswachstumsgeschwindigkeit erheblich (je nach Werkstoff um den Faktor 10-100). Die Risswachstumsgeschwindigkeit unter Wasserstoffeinfluss untersuchen wir in eigens dafür entwickelten Autoklaven.
Wasserstoffschäden an Blechkanten
Hoch- und höchstfeste Leichtbaustähle kombinieren die Vorteile einer guten Umformbarkeit mit einer hohen Festigkeit. Dem entgegen steht jedoch eine wasserstoffinduzierte Rissneigung, insbesondere von höchstfesten Stahlwerkstoffe mit Zugfestigkeiten > 1000 MPa. Wasserstoffinduzierte Rissbildung ist ein zeitabhängiger Schadensmechanismus, der durch Diffusion von atomarem Wasserstoff in die innere und/ oder innerhalb der inneren Struktur von Stahl verursacht wird. Besonders betroffen ist die Prozesskette endkonturnahes Schneiden und Umformen (Formplatinen, Walzprofilieren, Falzen), welche wiederum eine energie- und ressourceneffiziente sowie individuell einstellbare Produktion ermöglicht und daher immer mehr in den Fokus unterschiedlichster Industrien rückt. Es existieren Zusammenhänge zwischen Werkstoff, Trennverfahren, Liegezeit, Wasserstoffversprödung und Umformbarkeit, welche im Projekt untersucht werden sollen. Dieses Ziel wird durch eine Kombination unterschiedlicher experimenteller Analysen und Simulationsmethoden erreicht. Das wesentliche Projektergebnis ist eine Richtlinie für KMU, mit deren Hilfe verschiedene Prozessrouten Trennen/Lagern/Umformen definiert werden, um das Risiko von Schädigungen sowie Versagen so gering wie möglich zu halten. Neben einer Handlungsempfehlung die Prozesskette betreffend, soll auch eine Handlungsempfehlung erarbeitet werden, wie man auf wasserstoffinduzierten Kantenriss prüft und welche Tests sich dafür eignen.
Projektprofil: AiF H2-Rissbildung (schon online??)
Shrestha, R.; Ronevich, J. A.; Michler, T.; San Marchi, C.
Fatigue and fracture behavior of aluminum alloys in gaseous hydrogen
in Proc. of ASME 2023 Pressure Vessels & Piping Conference PVP 2023 Vol. 5: Materials & Fabrication; The American Society of Mechanical Engineers (Hrsg.); ASME, New York, NY, USA (2023) Art. PVP2023-106442, V005T06A075; 7 Seiten Link
Ebling F.; Augenstein H.; Wackermann K.
Mechanism-Based LCF Lifetime Assessment Under the Influence of Hydrogen
in Proc. of ASME 2025 Pressure Vessels & Piping Conference; ASME; American Society of Mechanical Engineers, New York City, USA (2025) Art. V05at06a006, 7 Seiten Link
Hydrogen-induced defects and damage
Ebling, F.; Pundt, A.; Wackermann, K.
Effects of Temperature, Pressure and Frequency on Low Cycle Fatigue of Alloy 718 under Gaseous Hydrogen
in Proc. of 5th International Conference on Metals & Hydrogen; OCAS NV; Ghent University, Ghent, NL (2025) 12 Seiten Link
Michler, T.; Elsässer, C.; Kirchheim, R.
Effect of temperature on hydrogen assisted fatigue crack growth rate of a gaseous hydrogen precharged austenitic stainless steel
International Journal of Hydrogen Energy 209/153421 (2026) 0360-3199 Link
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM