Wasserstoffversprödungstest — ASTM F519 / ASTM F1624 / ISO 7539-11

Was ist Hydrogen Embrittlement?

Der Wasserstoffversprödungstest beurteilt, ob Wasserstoff, der während der Beschichtung oder Säurereinigung in das Material aufgenommen wird, bei anhaltender Belastung zu einem verzögerten Bruch führt. Üblich ist die Dauerlastmethode an einer gekerbten Probe.

Zweck von Hydrogen Embrittlement

Der Zweck besteht darin, das Risiko eines plötzlichen wasserstoffinduzierten Bruchs bei hochfesten Verbindungselementen und beschichteten Teilen zu verhindern und die Angemessenheit des Beschichtungsprozesses und des Spannungsarmglühens zu überprüfen.

Bei welchen Produkten wird Hydrogen Embrittlement angewendet?

Hochfeste Schrauben und Befestigungselemente
Galvanisierte Stahlteile
Strukturelle Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt
Federstähle

In welchen Branchen wird Hydrogen Embrittlement eingesetzt?

AutomobilMetallStahlBauwesenSeeschifffahrt

Normen zu Hydrogen Embrittlement

ASTM F519
ASTM F1624
ISO 7539-11
ASTM B850
ASTM B117tuz sisi (salt spray) korozyon testi prüfen
ISO 9227tuz sisi korozyon testi prüfen
ASTM G85modifizierter Salznebeltest (zyklisch). prüfen
ASTM G48Lochfraß und Spaltkorrosion in rostfreien Stählen prüfen
ISO 16701zyklischer Korrosionstest prüfen
ISO 6270Festigkeit in Kondensationsumgebung prüfen
SAE J2334zyklische Laborkorrosionsprüfung prüfen
VDA 233-102Zyklische Korrosionsprüfung in der Automobilindustrie prüfen

Prüfbedingungen für Hydrogen Embrittlement

Laden: Konstante Belastung einer gekerbten Probe bei einem definierten Prozentsatz der Bruchlast in ASTM F519
Zeit: Typischerweise 200 Stunden Dauerlast gemäß ASTM F519
Umfeld: In der Spezifikation definierte Raumtemperatur oder Umgebung
Gerilim giderme: Es wird erfasst, ob nach der Beschichtung ein Einbrennvorgang erfolgt oder nicht.

Prüfgerät für Hydrogen Embrittlement

Dauerlast-Testrahmen
Kalibrierte Wägezellen
Bearbeitungsbank für gekerbte Proben
Beschichtungslinie (zur Prozessbewertung)

Probenanforderungen für Hydrogen Embrittlement

Es werden gekerbte Probentypen verwendet, die in ASTM F519 definiert sind
Die Proben müssen den eigentlichen Beschichtungsprozess durchlaufen
Referenzproben (unbeschichtete) müssen ebenfalls getestet werden
Die Anzahl der Proben ist in der Norm festgelegt

Dauer von Hydrogen Embrittlement

Die Dauerlastdauer beträgt typischerweise 200 Stunden; Mit Vorbereitung und Beschichtung sind zwei Wochen eingeplant.

Ablauf von Hydrogen Embrittlement

1Gekerbte Proben werden bearbeitet und die Bruchlast bestimmt.
2Zur Auswertung durchlaufen die Proben den Beschichtungsprozess.
3Bei Bedarf wird Spannungsarmbacken angewendet.
4Die Proben werden mit dem definierten Prozentsatz der Last geladen.
5Ob ein Bruch auftritt, wird über 200 Stunden überwacht.
6Die Oberfläche gebrochener Proben wird untersucht.

Annahmekriterien für Hydrogen Embrittlement

Das Akzeptanzkriterium ist in der Norm definiert: Proben dürfen während der definierten Belastung und Dauer nicht brechen. Tritt ein Bruch auf, gilt der Beschichtungsprozess oder das Spannungsarmglühen als unzureichend.

Auswertung der Ergebnisse

Die Zeit bis zum Bruch und die Morphologie der Bruchoberfläche werden beurteilt. Durch Wasserstoff verursachter Bruch weist typischerweise ein sprödes Aussehen auf.

Prüfbericht zu Hydrogen Embrittlement

Angewandter Standard und Probentyp
Beschichtungsverfahren und Entspannungsbedingungen
Angewandte Belastung und Dauer
Ob ein Bruch aufgetreten ist und wann
Bruchflächenbilder

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Korrosionstests — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Hydrogen Embrittlement gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Korrosionsprüfungen bewerten unter beschleunigten Bedingungen, wie lange Metalle und Beschichtungen in korrosiver Umgebung halten. Die Familie umfasst zwei Ansätze, und der Unterschied zwischen ihnen ist das wichtigste Wissen dieses Bereichs: Prüfungen mit konstanten Bedingungen und zyklische Prüfungen.

Die Salzsprühprüfung mit konstanten Bedingungen (ASTM B117, ISO 9227) hält in der Kammer durchgehend dieselbe Umgebung: dieselbe Salzkonzentration, dieselbe Temperatur, eine dauerhaft feuchte Oberfläche. Die Stärke dieses Ansatzes ist seine WIEDERHOLBARKEIT; da die Bedingungen eng definiert sind, liegen die Ergebnisse verschiedener Labore nahe beieinander. Genau diese Eigenschaft wird bei der Überwachung der Fertigungskonsistenz und beim Lieferantenvergleich gewünscht.

Doch die reale Atmosphäre ist nicht konstant. Eine Oberfläche wird nass, trocknet, erwärmt sich, kühlt ab, erhält UV-Strahlung und verschmutzt. Der Nass-Trocken-Zyklus verändert den Korrosionsmechanismus: Beim Trocknen konzentriert sich das Salz, der Sauerstoffzutritt nimmt zu und die Korrosion beschleunigt sich. Die Schadensform auf einer dauerhaft feuchten Oberfläche unterscheidet sich von der auf einer zyklisch benetzten.

Zyklische Prüfungen (SAE J2334, VDA 233-102, ASTM G85, ISO 16701) ahmen diese Variabilität nach und liefern Ergebnisse, die näher an den im Feld beobachteten Schadensmustern liegen. Die Automobilbranche ist weitgehend zu diesem Ansatz übergegangen. Die praktische Konsequenz: Dieselben zwei Beschichtungen können in konstanten und zyklischen Prüfungen UNTERSCHIEDLICH RANGIEREN; welche Prüfung angewendet wurde, bestimmt das Ergebnis.

Keine Prüfung in dieser Familie definiert eine DAUER ODER EIN ABNAHMEKRITERIUM. Wie viele Stunden sie angewendet wird und welcher Schadensgrad akzeptabel ist, ergibt sich aus der Produktnorm oder der Kundenspezifikation. Die Bewertungsskalen sind in gesonderten Normen definiert: für Rostgrad, Blasenbildung, Unterwanderung vom Ritz und Haftungsverlust werden unterschiedliche Skalen verwendet.

Die gesuchte Schadensart hängt vom Beschichtungstyp ab. Bei metallischen Beschichtungen werden Weißrost (Korrosion der Beschichtung selbst) und Rotrost (bis zum Grundmetall reichende Korrosion) getrennt berichtet, und Spezifikationen geben meist für beide eine gesonderte Dauer an. Bei lackierten Oberflächen stehen Unterwanderung vom Ritz und Blasenbildung im Vordergrund.

Elektrochemische Methoden bilden einen eigenen Bereich und beantworten eine andere Frage. Potentiodynamische Polarisation, elektrochemische Impedanzspektroskopie und Lochfraßpotenzialmessungen zeigen den MECHANISMUS und die Geschwindigkeit der Korrosion innerhalb von Stunden; Kammerprüfungen liefern das Ergebnis visuell über Wochen. Beide ergänzen sich, statt Alternativen zu sein.

Nichtrostende Stähle haben einen eigenen Teilbereich: Lochfraß- und Spaltkorrosions- sowie interkristalline Korrosionsprüfungen zeigen die Qualität der Wärmebehandlung und den Zustand nach dem Schweißen an.

Methodengruppen in diesem Bereich

Salzsprühnebel bei konstanten Bedingungen
ASTM B117 und ISO 9227 (NSS); für wiederholbaren Vergleich und Prozesskontrolle.
Angesäuert und beschleunigt
Die AASS- und CASS-Bedingungen nach ISO 9227; bevorzugt bei dekorativen Chrom-Nickel-Beschichtungen.
Zyklische Korrosion
SAE J2334, VDA 233-102, ASTM G85 und ISO 16701; nähert sich dem Feldverhalten durch Nass-Trocken-Zyklen an.
Feuchte und Kondensation
Prüfungen mit stationärer feuchter Wärme, Kondensation und zyklischer Feuchte; diese decken Blasenbildung der Beschichtung auf.
Elektrochemisch
Polarisation, Impedanzspektroskopie, Messungen des Lochfraß- und Spaltkorrosionspotenzials.
Spezifische Prüfungen für nichtrostenden Stahl
Lochfraß- und Spaltkorrosion, interkristalline Korrosion; Indikatoren für Wärmebehandlungs- und Schweißqualität.
Bewertungsskalen
Skalen für Rostgrad, Blasenbildung, Unterwanderung vom Ritz und Haftungsverlust; die Bewertungen stammen aus diesen Normen.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Die Lebensdauer in der Testkammer lässt sich nicht auf die Lebensdauer im Feld umrechnen; es gibt keinen zuverlässigen Umrechnungsfaktor.
Feste und zyklische Versuche können zu unterschiedlichen Reihenfolgen führen; es gilt die in der Leistungsbeschreibung festgelegte Reihenfolge.
Ein Korrosionsbericht ohne angegebene Dauer und Abnahmekriterium kann nicht interpretiert werden.
Wird die Beschichtungsdicke nicht angegeben, ist das Ergebnis nicht vergleichbar; die Dicke beeinflusst die Dauerhaftigkeit direkt.
Weißrost und Rotrost sagen etwas anderes aus; beide müssen getrennt berichtet werden.
Position und Winkel der Probe in der Kammer beeinflussen das Ergebnis; Normen regeln dies, und der Bericht muss es dokumentieren.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Auswahl des Beschichtungssystems und Lieferantenfreigabe
Prozesskontrolle der Beschichtungslinie und Chargenabnahme
Dauerhaftigkeitsnachweis für Automobil- und Außenprodukte
Bewertung von Feldkorrosionsschäden und Garantieentscheidungen
Verifizierung der Wärmebehandlungs- und Schweißqualität bei nichtrostendem Stahl

Häufige Fragen zu Hydrogen Embrittlement

Warum ist Backen zum Stressabbau wichtig?

Nachträgliches Backen wird angewendet, um den beim Galvanisieren im Material absorbierten Wasserstoff auszutreiben. Wird dies übersprungen oder verzögert, erhöht sich das Risiko eines verzögerten Bruchs bei hochfesten Teilen.

Hydrogen Embrittlement