Zahlreiche metallische Werkstoffe verspröden unter direktem Wasserstoffeinfluss, was als Folge eine Reduktion der Duktilität und damit der Bruchdehnung bedeutet. Werkstoffkonzepte für diese 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 versagen kann. Diese Versagensmechanismen werden unter anderem bei bruchmechanischen Untersuchungen erforscht.

Langjährige Erfahrungen auf diesem Gebiet hat die Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart. Sie setzt hierzu verschiedene servohydraulische Prüfsysteme von Zwickroell ein. Das Prüfspektrum der MPA Stuttgart umfasst unter anderem das Werkstoffverhalten in Druckwasserstoff sowie in Flüssigwasserstoff bei Temperaturen von 563 bis 4 K und damit nahe am absoluten Nullpunkt. Untersucht werden das Verformungs- und Versagensverhalten einschließlich Rissinitiierung und -fortschritt bei statischer und schwingender Beanspruchung.

Bruch- bis hin zu Ermüdungsverhalten untersucht

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 Druckwasserstoffbehälter bis 400 bar integriert. Für Sonderausführungen sind 1000 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.

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