Zur Übersicht

Vortrag

Risse in feuerverzinkten Stahlbauteilen

Mittwoch (21.09.2016)
16:35 - 16:55 Uhr Hörsaal A
Bestandteil von:


Dieser Beitrag befasst sich mit der Ursache von zeitverzögerten Rissen an einem gewalzten und feuerverzinkten Stahlbauhohlprofil, welches aus einem allgemeinen Baustahl vom Typ S355J0 gefertigt wurde. Im vorliegenden Fall kam es ein Jahr nach der Installation einer Stahltreppe im Außenbereich eines Gebäudes zum Versagen einer Stahlstütze. Während der Wintermonate können die Umgebungstemperaturen bis zu -20°C betragen.

Zur Beurteilung der Versagensursache kamen Rasterelektronenmikroskop (REM) und Focused Ion Beam (FIB) zum Einsatz. Letzteres wurde zur Untersuchung von Korngrenzbelegungen herangezogen. Zur Untersuchung der Empfindlichkeit des Grundwerkstoffes gegenüber H2-induzierter-Spannungsrisskorrosion wurden Laborversuche durchgeführt.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Bauteil erhebliche Eigenspannungen in Umfangs- und Längsrichtung aufweist. Die Festigkeit des Grundwerkstoffes beträgt ca. 590 MPa (185 HV10), wobei im Bereich der inneren Biegekanten, ein lokaler Festigkeitsanstieg auf ca. 780 MPa (242 HV10) feststellbar ist. Kerbschlagbiegeversuche des Werkstoffes belegen bei T = -20°C eine niedrige Kerbschlagarbeit von 15 J in Querrichtung.

Fraktographische Untersuchungen belegen, dass das Versagen an einer inneren Biegekante seinen Ausgang nimmt. An jeder Biegekante sind transkristalline Anrisse mit einer Länge von bis zu 150 µm nachweisbar. An diesen Stellen lassen sich auch mittels FIB Korngrenzbelegungen mit Zink feststellen, was auf eine Vorschädigung durch Liquid Metal Embrittlement (LME) schließen lässt. Auslagerungsversuche in Salzsäure haben gezeigt, dass selbst unter zusätzlicher Vorspannung keine Risse an der inneren Biegekante entstehen.

Das Versagen des Stahlträgers ist auf ein zeitverzögertes Werkstoffversagen zurückzuführen, wobei der Wasserstoff eine entscheidende Rolle spielt. Einerseits kann der Wasserstoff aus Beizprozessen stammen, andererseits begünstigt eine aufgerissene Zinkschicht lokale Wasserstoffbildung, die einen Rissfortschritt begünstigt. Eigenspannungen und tiefe Temperaturen fördern sprödes Werkstoffversagen.

 

Sprecher/Referent:
Caroline Freitag
Montanuniversität Leoben
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Michael Panzenböck
    Montanuniversität Leoben

Dateien

Kategorie Datei-Kurzbezeichnung Datei-Beschreibung Dateigröße
Manuskript 1 MB Download
Manuskript 34 KB Download