Werkstoff- und Bauteilprüfungen unter Wasserstoffeinfluss

ZwickRoell, Mai 2022. Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Das bedingt aber auch umfangreiche Materialprüfungen über dessen Auswirkungen auf metallische Werkstoffe bei Transport und Lagerung. Solche Untersuchungen sind eine Herausforderung und gehen weit über Standardprüfungen hinaus. Langjährige Erfahrungen auf diesem Gebiet hat die Materialprüfanstalt (MPA) der Universität Stuttgart. Sie setzt hierzu verschiedene servohydraulische Prüfsysteme von ZwickRoell ein.

Zahlreiche metallische Werkstoffe verspröden unter direktem Wasserstoffeinfluss, was als Folge eine Reduktion der Duktilität und damit der Bruchdehnung bedeutet. Werkstoffkonzepte für diese innovativen Anwendungen müssen daher realitätsnah validiert werden. Der Wasserstoffeinfluss auf Stahl erfolgt durch direkten Kontakt mit Druckwasserstoff oder anderen wasserstoffhaltigen Medien. Die Auswirkung ist eine Versprödung des Werkstoffs, der dann bei Beanspruchung plötzlich spröde versagt. Diese Versagensmechanismen werden unter anderem bei bruchmechanischen Untersuchungen erforscht. Das Prüfspektrum der MPA Stuttgart umfasst unter anderem das Werkstoffverhalten in Druckwasserstoff sowie in Flüssigwasserstoff bei Temperaturen von 563 K bis hin zu 4 K und damit nahe dem absoluten Nullpunkt. Untersucht werden Verformungs- und Versagensverhalten einschließlich Rissinitiierung und -fortschritt bei statischer und schwingender Beanspruchung.

Für die Prüfungen werden servohydraulischen Prüfmaschinen der HA- und HC-Baureihe von ZwickRoell mit einer dynamischen Nennkraft von bis zu 100 kN eingesetzt. In die Prüf­maschinen sind als Standard Druckwasserstoff-Behälter bis 400 bar integriert. Für Sonder­ausführungen sind 1.000 bar möglich. Die Wasserstoff­druckaufbereitung erfolgt über einen Wasserstoffkompressor. Mit den Prüf­maschinen werden unter anderem Untersuchungen der Bruchmechanik an CT-Proben, des Slow Strain Rate Verhaltens (SSRT), oder der Ermüdungseigenschaften mittels gekerbter Gewindeproben durchgeführt.

Über die ZwickRoell Gruppe

Kunden der ZwickRoell Gruppe profitieren von über 160 Jahren Erfahrung in der Material- und Bauteilprüfung. ZwickRoell ist weltweit führend in der statischen Prüfung und verzeichnet ein signifikantes Wachstum bei Betriebsfestigkeits­prüfsystemen. In Zahlen ausgedrückt: Im Geschäftsjahr 2021 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von 255 Mio. EUR. Zur Firmengruppe ZwickRoell gehören mehr als 1.650 Mitarbeiter und Produktionsstandorte in Deutschland (Ulm, Bickenbach), Großbritannien (Stourbridge) und Österreich (Fürstenfeld). Das Unternehmen verfügt über weitere Niederlassungen in Frankreich, Großbritannien, Spanien, USA, Mexiko, Brasilien, Singapur und China, sowie weltweite Vertretungen in 56 Ländern. Weitere Informationen auf www.zwickroell.com