Im Bauwesen entscheidet die Materialauswahl über die Sicherheit, Langlebigkeit sowie Zuverlässigkeit von Konstruktionen. Die chemische und physikalische Beschaffenheit der eingesetzten Baustoffe, insbesondere bei Verbindungsmitteln wie Schrauben, Bolzen oder Ankern, ist dabei von höchster Bedeutung. Diese Elemente sind kritisch für den Zusammenhalt von Baustrukturen und müssen unter verschiedenen Belastungen und Umweltbedingungen Stabilität gewährleisten. Ein unterschätztes Risiko für die Integrität der Befestigungstechnik stellt die Wasserstoffversprödung dar – ein Zustand, welcher die Zähigkeit hochfester Metalle erheblich beeinträchtigt und sie anfällig für Brüche macht. Folglich gefährdet dieses Phänomen nicht nur einzelne Befestigungselemente, sondern kann über die Lebensdauer ganzer Baukonstruktionen entscheiden. Die proaktive Aufklärung über das Risiko der Wasserstoffversprödung sowie die Vermeidung von Materialversagen stellen daher essenzielle Faktoren dar, um die langfristige Stabilität und Sicherheit von Konstruktionen sicherzustellen.
Bedingungen für Wasserstoffversprödung, Quelle: EUROTEC
Dass es in Metallen zu der Entwicklung einer Wasserstoffversprödung kommt, wird durch das Zusammenspiel verschiedener Faktoren ausgelöst. Grundsätzlich schafft die Kombination der folgenden drei Bedingungen ein hohes Risiko für das Auftreten des Phänomens: Vorkommen von Wasserstoff, Verwendung eines empfänglichen Materials und Vorhandensein von Spannung. Zunächst ist das Vorkommen von Wasserstoff eine grundlegende Voraussetzung. Dabei kann Wasserstoff aus unterschiedlichen Quellen wie z. B. aus Fertigungsprozessen (Schweißen, Galvanisieren, Beizen), Korrosionsreaktionen oder spezifischen Umgebungsbedingungen stammen. Einmal im Material spielt die Empfänglichkeit des Metalls oder der Legierung eine entscheidende Rolle. Bestimmte Materialien, insbesondere solche mit hoher Festigkeit und spezifischen mikrostrukturellen Eigenschaften, sind anfälliger für die Aufnahme und Diffusion von Wasserstoff. Ein weiterer kritischer Faktor ist die Anwesenheit von Spannungen, seien sie extern durch Belastung oder intern durch Verarbeitungsprozesse induziert. Diese Spannungen fördert die Migration von Wasserstoffatomen zu Orten im Material, an denen sie Versprödung verursachen können.
Der Prozess der Wasserstoffversprödung ist besonders tückisch, da er oft ohne sichtbare Vorwarnung fortschreitet. Sobald Wasserstoff im Metall vorhanden ist, sucht dieser sich unter Spannungseinfluss Wege zu den mikroskopischen Fehlstellen im Material. Durch die Anwesenheit von Wasserstoff wird die lokale Zähigkeit und Duktilität des Metalls reduziert, sodass der Wasserstoff zu der Bildung von Mikrorissen führt, die unter weiterer mechanischer Belastung wachsen können. Schließlich kann es durch diesen Prozess zu spröden Brüchen im Material und dem Versagen der Struktur kommen.
Risiko für Wasserstoffversprödung minimieren: proaktive Maßnahmen in der Schraubenproduktion von Eurotec
Verzinkte Schraube vor und nach Tempern, Quelle: EUROTEC
Als Spezialist für Befestigungstechnik mit 25 Jahren Erfahrung und eigener Produktionsstätte setzt Eurotec ausgewählte Produktionsverfahren ein, um das Risiko der Wasserstoffversprödung bei Schrauben zu minimieren. Ein zentraler Schritt in der Schraubenproduktion der Firma ist das Tempern. Hierbei handelt es sich um eine spezifische Technik der Wärmebehandlung, die sowohl vor dem Verzinken als auch nach dem Härten der Schraube Anwendung findet. Beim Tempern wird das Material bis zu 24 Stunden auf Temperaturen zwischen 190 °C und 230 °C erhitzt, sodass Wasserstoff durch Diffusion entzogen und der verbleibende Wasserstoff in der Stahlstruktur eingeschlossen wird. Auf diese Weise wird die innere Spannung reduziert sowie die Zähigkeit des Metalls verbessert, ohne dessen Härte signifikant zu verringern.
Eurotec legt großen Wert auf die werkseigene Produktionskontrolle, eine kontinuierliche Prozessoptimierung und die Einhaltung der Qualitätsanforderungen nach DIN EN ISO 9001. Durch die Kombination aus sorgfältiger Materialauswahl, präzisen Fertigungstechniken und umfassenden Qualitätskontrollen – einschließlich des zweistufigen Temper-Prozesses – strebt Eurotec danach, das Risiko von Wasserstoffversprödung signifikant zu reduzieren und die Sicherheit sowie Zuverlässigkeit der eignen Produkte zu erhöhen.
Trotz der intensiven Bemühungen muss jedoch berücksichtigt werden, dass es unter außergewöhnlichen Umständen nie möglich ist, das Risiko einer Wasserstoffversprödung gänzlich auszuschließen – selbst bei strikter Einhaltung höchster Qualitätsstandards besteht immer ein geringfügiges Restrisiko.
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