TY - CONF A1 - Bettge, Dirk T1 - Ergebnisse eines Ringversuchs zur quantitativen Analyse von Schwingstreifen auf Bruchflächen metallischer Werkstoffe N2 - Die Frage nach der Anzahl der Lastspiele bis zum Bruch eines Bauteils wird in der Schadensanalyse oft gestellt – und kann meistens gar nicht oder nicht mit befriedigender Sicherheit beantwortet werden. Selbst wenn ein duktiler Werkstoff vorliegt, der unter schwingender Beanspruchung prinzipiell Schwingstreifen ausbilden kann, ist nicht sicher, ob diese vollzählig erkannt werden können und ob jeder Schwingstreifen auf einem Lastspiel beruht. Im Arbeitskreis Fraktographie wurde ein Ringversuch durchgeführt, bei dem an Bruchflächen und an Bildern dieser Bruchflächen Schwingstreifenabstände bestimmt werden sollten. Insgesamt 70 Teilnehmer/innen aus Industrie und Forschung haben daran teilgenommen. Die aufgebrachten Lastspielzahlen und Rissfortschritte lagen vor, waren den Teilnehmern aber nicht bekannt. Obwohl diese überwiegend erfahrene Fachkräfte sind, waren die Streuungen der Ergebnisse unerwartet groß. Es wird diskutiert, woran das liegt und wie die Situation verbessert werden kann. T2 - DGM Metallographietagung 2025 CY - Bochum, Germany DA - 08.10.2025 KW - Fraktographie PY - 2025 AN - OPUS4-64344 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Duarte, Larissa A1 - Andrade, Ana Carolina A1 - Bettge, Dirk T1 - Fractographic Analysis of Fatigue Striations Formation under different Microstructures and Loading Conditions T1 - Fraktographische Untersuchung der Bildung von Schwingstreifen bei unterschiedlichen Gefügezuständen und Belastungsbedingungen N2 - Fatigue failure of a component can occur at service loads considerably lower than the yield strength of the material. Under fatigue loading condition, the material in the vicinity of the tip of a propagating crack repeatedly deforms plastically, leaving microscopic marks on the crack surface, commonly known as fatigue striations. Counting and measuring fatigue striations is a method in estimating the number of loading cycles a component went through until fracture. Some studies suggest a one-to-one relation between the number of fatigue striations and the number of load cycles, but this relation is still debatable, given that there are many factors influencing the formation of those striations. The main purpose of this work is to analyze the influence of microstructure and mechanical strength on the formation of fatigue striations in structural steels, in order to understand how these material properties are related to the fatigue crack behavior. For such, standard Charpy-V samples were subjected to hardness, fatigue and impact testing. Metallography was performed to characterize the microstructure, and a fractographic analysis by using optical and scanning electron microscopy was carried out to investigate the fracture surface. This study shows that steels with higher ductility have a closer one-to-one relation than those with a higher tensile strength. Above a certain level of tensile strength, fatigue striations do form rarely or completely disappear. N2 - Weit unterhalb der Streckfestigkeit des Werkstoffs kann es durch Schwingbruch zum Bauteilversagen kommen. Unter Schwingbeanspruchung wird der Werkstoff in der Nähe der Spitze eines sich ausbreitenden Risses wiederholt plastisch verformt. Dabei entstehen allgemein als Schwingstreifen bekannte mikroskopische Spuren. Das Zählen und Vermessen von Schwingstreifen ist ein Verfahren zum Schätzen der Anzahl von Belastungszyklen, denen ein Bauteil bis zum Bruch ausgesetzt war. Einige Studien legen hier eine 1 : 1-Beziehung zwischen der Anzahl von Schwingstreifen und der Anzahl von Lastspielen nahe. Dies erscheint angesichts der zahlreichen, die Bildung solcher Streifen beeinflussenden Faktoren allerdings fraglich. Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Auswirkungen des Gefüges und der mechanischen Festigkeit auf die Bildung von Schwingstreifen in Baustählen, um Zusammenhänge zwischen diesen Werkstoffeigenschaften und dem Schwingbruchverhalten verstehen zu können. Dafür wurden an Standard-Charpy-V-Proben Härte- sowie Schwing- und Schlagprüfungen durchgeführt. Zur Gefügecharakterisierung wurden die Proben metallographisch untersucht. Die Bruchfläche wurde zur Analyse fraktographisch licht- und rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Die vorliegende Untersuchung zeigt dabei auf, dass Stähle mit einer höheren Duktilität näher an eine solche 1 : 1-Beziehung herankommen als solche mit einer höheren Zugfestigkeit. Oberhalb einer bestimmten Zugfestigkeit bilden sich selten oder gar keine Schwingstreifen. KW - Schwingstreifen KW - Fatigue striations PY - 2020 DO - https://doi.org/10.3139/147.110668 VL - 57 IS - 12 SP - 869 EP - 886 PB - Carl Hanser Verlag CY - München AN - OPUS4-51952 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk T1 - Fraktographie mit Hilfe von klassischen Methoden und Machine Learning – bisherige Erfahrungen und Anwendung auf weitere Fragestellungen N2 - In der Schadensanalyse und bei der Bewertung von mechanischen Experimenten liefert die Fraktographie Informationen über die vorliegenden Bruchmerkmale und den Bruchmechanismus eines Bauteils oder einer Probe. Im Rahmen des DGM AK Fraktographie werden an metallischen Werkstoffen Vergleichsexperimente durchgeführt und die Ergebnisse in einer Datenbank zur Verfügung gestellt. In einem Vorhaben wurde die Analyse von Bruchmerkmalen mittels Topographie-Daten und Machine Learning erprobt. Die gewonnenen Erfahrungen könnten auf weitere Anwendungsfälle wie z.B. Schweißverbindungen angewendet werden. T2 - Erfahrungsaustausch Werkstoff- und Bauteilprüfung CY - Halle, Germany DA - 04.09.2025 KW - Fraktographie KW - Machine Learning KW - Schadensanalyse KW - Schweißverbindungen PY - 2025 AN - OPUS4-64032 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bäßler, Ralph A1 - Bettge, Dirk A1 - Bender, R. A1 - Féron, D. A1 - Mills, D. A1 - Ritter, S. A1 - de Graeve, I. A1 - Dugstad, A. A1 - Grassini, S. A1 - Hack, T. A1 - Halama, M. A1 - Han, E.-H. A1 - Harder, T. A1 - Hinds, G. A1 - Kittel, J. A1 - Krieg, R. A1 - Leygraf, C. A1 - Martinelli, L. A1 - Mol, A. A1 - Neff, D. A1 - Nilsson, J.-O. A1 - Odnevall, I. A1 - Paterson, S. A1 - Paul, S. A1 - Prosek, T. A1 - Raupach, M. A1 - Revilla, R. I. A1 - Ropital, F. A1 - Schweigart, H. A1 - Szala, E. A1 - Therryn, H. A1 - Tidblad, J. A1 - Virtanen, S. A1 - Volovitch, P. A1 - Watkinson, D. A1 - Wilms, M. A1 - Winning, G. A1 - Zheludkevich, M. T1 - La corrosion: un défi pour une société durable N2 - Une transition mondiale vers des systèmes énergétiques plus durables, abordables et fiables a été initiée par l’accord de Paris et l’Agenda 2030 des Nations unies pour un développement durable. Il s’agit là d’un défi industriel majeur car les systèmes et infrastructures énergétiques résilients au changement climatique exigent de se positionner pour le long terme. Se pencher sur le comportement dans la durée des matériaux structurels - principalement des métaux et des alliages - s’impose alors comme une nécessité. Dans cette optique, « La corrosion : un défi pour une société durable »présente une série de cas montrant l’importance de la tenue à la corrosion et de la protection anticorrosion des métaux et des alliages pour le développement de systèmes durables, économiques et fiables de production d’énergie. KW - Corrosion KW - Coûts de la corrosion KW - Protection KW - Anticorrosion KW - Stratégies deprévention PY - 2023 DO - https://doi.org/10.51257/a-v1-cor2000 SN - 2555-5383 VL - 2023 IS - Avril SP - 1 EP - 23 CY - Saint-Denis, France AN - OPUS4-57927 LA - fra AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk T1 - Merkmale von alltäglichen Brüchen und wie wir daraus lernen können N2 - Schadensfälle aus dem Alltag erscheinen oft simpel, sind im Detail aber meist komplexer als erwartet und eröffnen die Möglichkeit, Merkmale zu studieren, Aufnahmetechniken und Bildbearbeitung zu optimieren und die Erfahrungen am Ende ohne Restriktionen weiter zu vermitteln. Beispielsweise verändern sich die mikroskopischen Merkmale von Schwingrissen über ihren Verlauf oft deutlich. Dies hängt von der Art des Werkstoffs und von den Beanspruchungsbedingungen ab. Die Bruchmerkmale werden schließlich systematisch dargestellt und ein Datensatz für die Fraktographische online-Datenbank der DVM/DGM AG Fraktographie erstellt, die fachöffentlich einsehbar ist. T2 - Metallographietagung 2024 CY - Berlin, Germany DA - 18.09.2024 KW - Fraktographie KW - Schadensanalyse PY - 2024 AN - OPUS4-61239 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk T1 - MGA Round Robin Test on Al-AM Fatigue Testing - Fractographic Results N2 - Presentation of results of an investigation of fracture mechanisms and crack start sites of an additive manufactured aluminium alloy after fatigue testing. Collaboration within the MGA initiative (Mobility Goes Additive). T2 - MGA Mid Term Meeting 2022 CY - Berlin, Germany DA - 05.07.2022 KW - Aluminium Alloy KW - Fractography KW - Additive Manufacturing PY - 2022 AN - OPUS4-55192 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lemiasheuski, Anton A1 - Wehrkamp, F. A1 - Bajer, Evgenia A1 - Sonnenburg, Elke A1 - Göbel, Artur A1 - Porohovoj, Ilja A1 - Bettge, Dirk A1 - Pfennig, Anja T1 - Practical application of an automated 3D metallography system for the reconstruction and microstructural analysis of porosity in a sintered steel N2 - In the 3D microstructural analysis of a digital twin of porosity in the sintered steel Astaloy CrA, pore shape, average pore size as well as pore distribution will be analyzed. Porosity plays a major role in powder-metallurgical materials since it greatly impacts the mechanical properties of these materials and therefore represents a key parameter in their characterization. Based on the robot-assisted automated serial sectioning and imaging (RASI) system of the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM, Bundesanstalt für Materialforschung und Prüfung) in Berlin, the technique of metallographic serial sectioning will be used to image the microstructure and reconstruct a digital 3D twin from the stack of images obtained. Compared with an individual 2D microsection, the quantitative microstructural analysis of this 3D twin will enable more accurate conclusions on the shape, size and distribution of pores. This paper will detail the key steps in 3D microstructural analysis, including the metallographic preparation routine, the imaging technique, image alignment as well as the segmentation of pores. After the methodology has been described, the results of the quantitative microstructural analysis will be presented and the validity of quantitative parameters of 3D and 2D images will be compared and discussed. The analysis of more than 10,000 pores revealed a correlation between pore shape and pore size. It was also found that a 2D representation of the material surface is insufficient for a precise quantitative characterization of porosity. N2 - In der 3D-Gefügeanalyse eines digitalen Zwillings von Poren in einem Sinterstahl des Typs Astaloy CrA werden sowohl die Porenform als auch die durchschnittliche Porengröße und -verteilung analysiert. Die Porosität spielt in pulvermetallurgischen Werkstoffen eine große Rolle, da sie erheblich die mechanischen Eigenschaften beeinflusst und daher bei der Charakterisierung dieser Werkstoffe ein wichtiger Parameter ist. Basierend auf der Verwendung des Robot-Assisted Automated Serial-Sectioning and Imaging (RASI)-Systems der Bundesanstalt für Materialforschung und Prüfung (BAM) in Berlin, wird das metallographische Serienschnittverfahren genutzt, um das Gefüge aufzunehmen und aus dem Bildstapel einen digitalen 3D-Zwilling zu rekonstruieren. Verglichen zu einem 2D-Einzelschliff ermöglicht die quantitative Gefügeanalyse dieses 3D-Zwillings präzisere Aussagen zu Porenform, -größe und -verteilung. Diese Arbeit beschreibt die wesentlichen Schritte, die für eine 3D-Gefügeanalyse nötig sind, darunter die metallografische Präparationsroutine, das Bildgebungs-Verfahren, das Alignment der Bilder sowie die Segmentierung der Poren. Im Anschluss an die methodische Darstellung werden die Ergebnisse der quantitativen Gefügeanalyse präsentiert und ein Vergleich zwischen der Aussagekraft der quantitativen Parameter von 3D- und 2D-Abbildungen diskutiert. Bei der Analyse von über 10.000 Poren konnte eine Korrelation zwischen der Form und der Porengröße aufgezeigt werden. Weiterhin konnte aufgezeigt werden, dass eine 2D-Abbildung der Werkstoffoberfläche nicht ausreichend für eine eindeutige quantitative Beschreibung der Porosität ist. KW - 3D Metallographie KW - RASI KW - Porenstruktur PY - 2025 DO - https://doi.org/10.1515/pm-2025-0049 SN - 2195-8599 VL - 62 IS - 8 SP - 516 EP - 535 PB - De Gruyter Brill AN - OPUS4-63930 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mohr, Gunther A1 - Sommer, Konstantin A1 - Knobloch, Tim A1 - Altenburg, Simon A1 - Recknagel, Sebastian A1 - Bettge, Dirk A1 - Hilgenberg, Kai T1 - Process Induced Preheating in Laser Powder Bed Fusion Monitored by Thermography and Its Influence on the Microstructure of 316L Stainless Steel Parts N2 - Undetected and undesired microstructural variations in components produced by laser powder bed fusion are a major challenge, especially for safety-critical components. In this study, an in-depth analysis of the microstructural features of 316L specimens produced by laser powder bed fusion at different levels of volumetric energy density and different levels of inter layer time is reported. The study has been conducted on specimens with an application relevant build height (>100 mm). Furthermore, the evolution of the intrinsic preheating temperature during the build-up of specimens was monitored using a thermographic in-situ monitoring set-up. By applying recently determined emissivity values of 316L powder layers, real temperatures could be quantified. Heat accumulation led to preheating temperatures of up to about 600 °C. Significant differences in the preheating temperatures were discussed with respect to the individual process parameter combinations, including the build height. A strong effect of the inter layer time on the heat accumulation was observed. A shorter inter layer time resulted in an increase of the preheating temperature by more than a factor of 2 in the upper part of the specimens compared to longer inter layer times. This, in turn, resulted in heterogeneity of the microstructure and differences in material properties within individual specimens. The resulting differences in the microstructure were analyzed using electron back scatter diffraction and scanning electron microscopy. Results from chemical analysis as well as electron back scatter diffraction measurements indicated stable conditions in terms of chemical alloy composition and austenite phase content for the used set of parameter combinations. However, an increase of the average grain size by more than a factor of 2.5 could be revealed within individual specimens. Additionally, differences in feature size of the solidification cellular substructure were examined and a trend of increasing cell sizes was observed. This trend was attributed to differences in solidification rate and thermal gradients induced by differences in scanning velocity and preheating temperature. A change of the thermal history due to intrinsic preheating could be identified as the main cause of this heterogeneity. It was induced by critical combinations of the energy input and differences in heat transfer conditions by variations of the inter layer time. The microstructural variations were directly correlated to differences in hardness. KW - Additive manufacturing KW - Laser powder bed fusion KW - In-situ process monitoring KW - Thermography KW - Heat accumulation KW - Inter layer time KW - Cellular substructure PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-529240 DO - https://doi.org/10.3390/met11071063 VL - 11 IS - 7 SP - 1063 PB - MDPI CY - Basel, Schweiz AN - OPUS4-52924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schmies, Lennart A1 - Hemmleb, Matthias A1 - Bettge, Dirk T1 - Relevant input data for crack feature segmentation with deep learning on SEM imagery and topography data N2 - Fractography plays a critical role in failure analysis of engineering components and has a considerable importance for safety investigations. Usually, the interpretation of fracture surfaces is done by experts with the help of literature and experimental data, that requires a lot of experience. The use of deep learning (DL) with neural networks in failure analysis becomes more and more relevant with the rapidly developing possibilities. Especially, the modern network architectures can assist fractographers in determining various fracture features on SEM images of the fracture surfaces. The basis for the best possible evaluation is the understanding of the influence of the input data used for training deep neural networks (DNN). Therefore, this study discusses the influence of the selection of the input data used for the prediction quality of these networks in order to take this into account for future data acquisition. Specimens of various metallic materials were subjected to fatigue cracking experiment under laboratory conditions. The fractured surfaces were then imaged using various modes or detectors (such as SE, BSE and topography) in SEM, and those captured images were used to create a training data set. The relevance of the individual data for the quality of the prediction is determined by a specific combination of the different detector data. For the training, the well-established architecture of a UNet-ResNet34 with a fixed set of hyperparameters is used. It has been found in this present study that the combination of all input data significantly increases the prediction accuracy, whereby even the combination of SE and BSE data provides considerable advantages over the exclusive use of SE images. KW - Fractography KW - Machine Learning KW - Deep Learning KW - KI PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107814 VL - 156 SP - 1 EP - 8 PB - Elsevier AN - OPUS4-58918 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schneider, M. A1 - Bettge, Dirk A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Binder, M. A1 - Dollmeier, K. A1 - Dreyer, M. A1 - Klöden, B. A1 - Schlingmann, T. A1 - Schmidt, J. T1 - Reproducibility and Scattering in Additive Manufacturing: Results from a Round Robin on PBF-LB/M AlSi10Mg Alloy T1 - Reproduzierbarkeit und Streuung bei der additiven Fertigung: Ergebnisse eines Ringversuchs mit einer PBF-LB/M AlSi10Mg-Legierung N2 - The round robin test investigated the reliability users can expect for AlSi10Mg additive manufactured specimens by laser powder bed fusion through examining powder quality, process parameter, microstructure defects, strength and fatigue. Besides for one outlier, expected static material properties could be found. Optical microstructure inspection was beneficial to determine true porosity and porosity types to explain the occurring scatter in properties. Fractographic analyses reveal that the fatigue crack propagation starts at the rough as-built surface for all specimens. Statistical analysis of the scatter in fatigue using statistical derived safety factors concludes that at a stress of 36.87 MPa the fatigue limit of 107 cycles could be reached for all specimen with a survival probability of 99.999 %. N2 - Im Rahmen eines Ringversuchs wurde durch die Untersuchung der Pulverqualität, der Prozessparameter, der Gefügefehler, der Festigkeit und der Ermüdung die Zuverlässigkeit bestimmt, die Nutzer von AlSi10Mg-Proben erwarten können, die mit pulverbettbasiertes Schmelzen mittels Laser (engl. Laser Powder Bed Fusion) gefertigt worden sind. Abgesehen von einem Ausreißer wurden die erwarteten statischen Materialeigenschaften erreicht. Eine optische Gefügeprüfung diente dazu, die tatsächliche Porosität und Arten von Porosität zu ermitteln, um die bei den Eigenschaften auftretende Streuung zu erklären. Fraktographische Unterschungen zeigen eine bei allen Proben von der rauen Oberfläche im As-built-Zustand ausgehende Ermüdungsrissausbreitung. Aus der statistischen Analyse der Streuung bezüglich der Ermüdung unter Anwendung von statistischen abgeleiteten Sicherheitsfaktoren geht hervor, dass alle Proben die Dauerfestigkeit von 107 Zyklen bei einer Spannung von 36,87 MPa mit einer Überlebenswahrscheinlichkeit von 99,999 % erreichten. KW - Additive manufacturing KW - Reproducibility KW - Reliability PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1515/pm-2022-1018 SN - 2195-8599 VL - 59 IS - 10 SP - 580 EP - 614 PB - De Gruyter AN - OPUS4-55935 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Sommer, Konstantin A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Hesse, René A1 - Bettge, Dirk T1 - Revealing the nature of melt pool boundaries in additively manufactured stainless steel by nano-sized modulation N2 - In the current study, the 3D nature of the melt pool boundaries (MPBs) in a 316 L austenitic steel additively manufactured by laser-based powder bed fusion (L-PBF) is investigated. The change of the cell growth direction and its relationship to the MPBs is investigated by transmission electron microscopy. A hitherto unreported modulated substructure with a periodicity of 21 nm is further discovered within the cell cores of the cellular substructure, which results from a partial transformation of the austenite, which is induced by a Ga+ focused ion beam. While the cell cores show the modulated substructure, cell boundaries do not. The diffraction pattern of the modulated substructure is exploited to show a thickness ≥200 nm for the MPB. At MPBs, the cell walls are suppressed, leading to continuously connecting cell cores across the MPB. This continuous MPB is described either as overlapping regions of cells of different growing directions when a new melt pool solidifies or as a narrow planar growth preceding the new melt pool. KW - Additive manufacturing KW - Austenitic steel 316L KW - Melt pool boundary KW - Microstructural characterization KW - Transmission electron microscopy PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-547295 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202101699 SN - 1527-2648 VL - 24 IS - 6 SP - 1 EP - 11 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-54729 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Moschetti, Michael A1 - Lemiasheuski, Anton A1 - Bajer, Evgenia A1 - Porohovoj, Ilja A1 - Göbel, Artur A1 - Pfennig, Anja A1 - Bettge, Dirk A1 - Maaß, Robert T1 - Robot-Assisted Automated Serial-Sectioning and Imaging for 3D Microstructural Investigations N2 - Comprehensive materials characterization requires precise structural knowledge beyond traditional methods. The robot-assisted automated serial-sectioning and imaging (RASI) platform, developed at BAM, provides automated 3D metallographic reconstructions, enabling detailed microstructural analysis of technical materials. This article showcases RASI’s capabilities through several case studies, including characterization of lamellar graphite in gray cast iron, porosity in sintered steel, melt pool morphology in additively manufactured 316L stainless steel, defects in metal-ceramic packages, and oxidation behavior in an Fe-12Cr-2Co alloy. By automating sample handling, mechanical serial-sectioning, etching, and optical imaging, RASI captures complex 3D microstructures with high precision and at high speed. This approach reveals microstructural features missed by 2D analysis, even using stereological assumptions. Specifically, statistically rare and large microstructural features, such as secondary phases or interconnected pores, become apparent, which 2D methods cannot reveal. The generated volumetric data can furthermore serve as quantitative reference datasets (i.e., the ‘ground truth’) essential for validating other 3D characterization techniques and computational models, helping to bridge the gap between predictive simulations and real-world material behavior. RASI’s modular design makes it a flexible tool that provides realistic 3D insights into materials, which can be used for advanced materials research, process optimization, and quality control. KW - 3D metallography KW - Automated microstructure characterization KW - Image segmentation KW - Mechanical polishing based serial-sectioning KW - Process-microstructure-property relationships KW - Quantitative microstructure PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-649614 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202502202 SN - 1527-2648 VL - 28 IS - 2 SP - 1 EP - 14 PB - Wiley-VCH GmbH AN - OPUS4-64961 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Klinger, Christian T1 - Schadensanalyse an Fahrradkomponenten - Fraktographie, Ursachen, Prävention N2 - Komponenten von Fahrrädern werden im Betrieb vorwiegend schwingend beansprucht. Typische Werkstoffe sind Stahl, Aluminiumlegierungen, Messing, CFK und thermoplastische Kunststoffe. Da es sich, unabhängig von der Preiskategorie, um konstruktiven Leichtbau handelt, werden einige Bauteile betriebsfest mehr oder weniger weit oberhalb der Dauerfestigkeit ausgelegt. Die im normalen Betrieb auftretenden Schäden sind daher weit überwiegend Schwingbrüche. Andere Schadensmechanismen wie z.B. Korrosion spielen quantitativ eine untergeordnete Rolle. Schwingbrüche treten nach einer Periode unbemerkten Risswachstums oft ohne Vorwarnung und ohne makroskopische Verformung auf. Im Falle von sicherheitsrelevanten Komponenten wie Rahmen, Gabeln, Lenkern, Sattelstützen, Kurbelarmen oder Pedalen kann dies zu erheblichen Personenschäden führen, die den Wert des ursächlichen Bauteilschadens weit überschreiten. Über einen langjährigen Zeitraum wurden gebrochene Komponenten aus dem Alltag und aus Gerichtsverfahren analysiert. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der fraktographischen Analyse, teilweise wurden die zu Grunde liegenden Schadensursachen ermittelt. Einflussfaktoren sind beispielsweise konstruktive Kerben an ungünstigen Stellen, aber auch Werkstoffwahl und Fertigungsqualität spielen eine Rolle. In den meisten Fällen wurde jedoch die konstruktive Lebensdauer überschritten. Diese wird praktisch nie mitgeteilt, und eine wiederkehrende Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile findet nicht statt. Im Sinne der Vermeidung von Schäden und Unfällen könnte darauf hingewirkt werden, für sicherheitsrelevante Komponenten Lebensdauern besser abzuschätzen und von der Laufleistung abhängige Sichtprüfungen zu empfehlen. T2 - Werkstoffprüfung 2022 CY - Dresden, Germany DA - 27.10.2022 KW - Fahrrad KW - Fraktographie KW - Lebensdauer KW - Schadensanalyse KW - Schadensprävention KW - Öffentliche Sicherheit PY - 2023 UR - https://dgm.de/fileadmin/DGM/Veranstaltungen/2022/Werkstoffpruefung/Tagungsband/WP2022-Tagungsband-online.pdf SN - 978-3-88355-430-3 SP - 73 EP - 78 PB - DGM - Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V CY - Sankt Augustin AN - OPUS4-56832 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Klinger, Christian T1 - Schadensanalyse an Fahrradkomponenten - Fraktographie, Ursachen, Prävention N2 - Komponenten von Fahrrädern werden im Betrieb vorwiegend schwingend beansprucht. Typische Werkstoffe sind Stahl, Aluminiumlegierungen, Messing, CFK und thermoplastische Kunststoffe. Da es sich, unabhängig von der Preiskategorie, um konstruktiven Leichtbau handelt, werden einige Bauteile betriebsfest mehr oder weniger weit oberhalb der Dauerfestigkeit ausgelegt. Die im normalen Betrieb auftretenden Schäden sind daher weit überwiegend Schwingbrüche. Andere Schadensmechanismen wie z.B. Korrosion spielen quantitativ eine untergeordnete Rolle. Schwingbrüche treten nach einer Periode unbemerkten Risswachstums oft ohne Vorwarnung und ohne makroskopische Verformung auf. Im Falle von sicherheitsrelevanten Komponenten wie Rahmen, Gabeln, Lenkern, Sattelstützen, Kurbelarmen oder Pedalen kann dies zu erheblichen Personenschäden führen, die den Wert des ursächlichen Bauteilschadens weit überschreiten. Über einen langjährigen Zeitraum wurden gebrochene Komponenten aus dem Alltag und aus Gerichtsverfahren analysiert. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der fraktographischen Analyse, teilweise wurden die zu Grunde liegenden Schadensursachen ermittelt. Einflussfaktoren sind beispielsweise konstruktive Kerben an ungünstigen Stellen, aber auch Werkstoffwahl und Fertigungsqualität spielen eine Rolle. In den meisten Fällen wurde jedoch die konstruktive Lebensdauer überschritten. Diese wird praktisch nie mitgeteilt, und eine wiederkehrende Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile findet nicht statt. Im Sinne der Vermeidung von Schäden und Unfällen könnte darauf hingewirkt werden, für sicherheitsrelevante Komponenten Lebensdauern besser abzuschätzen und von der Laufleistung abhängige Sichtprüfungen zu empfehlen. T2 - DGM Tagung Werkstoffprüfung CY - Dresden, Germany DA - 26.10.2022 KW - Fraktographie KW - Fahrrad KW - Lebensdauer KW - Öffentliche Sicherheit KW - Schadensanalyse KW - Schadensprävention PY - 2022 AN - OPUS4-56122 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bäßler, Ralph A1 - Yevtushenko, Oleksandra A1 - Le, Quynh Hoa A1 - Bettge, Dirk T1 - Suitability of Metallic Materials in CC(U)S Applications N2 - Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) is a promising technology to reach the target for reduction of CO2 emissions, e.g. from fossil-fuel operated power plants or cement mills. Crucial points for a sustainable and future-proof CCUS procedure are reliability and cost efficiency of the whole process chain, including separation of CO2 from the source, compression of CO2, its subsequent transportation to the injection site and injection into geological formations, e.g. aquifers. Most components that are in contact with CO2-stream consist of steel. Depending on the operating conditions (e.g. temperature, pressure, and CO2-stream composition) specific suitable steels should be used. The compressed CO2-stream is likely to contain process specific impurities; small amounts of SO2 and NO2 in combination with oxygen and water are most harmful. One approach, as currently preferred by pipeline operators, is to clean the CO2-stream to such levels, acceptable for carbon steel, commonly used as pipeline material. Another consideration would be, to use more corrosion resistant alloys for CO2-streams with higher amounts of impurities. Due to the absence of certified benchmarks for upper limits, systematic experiments with impurities in the CO2-stream were carried out reflecting mainly transport and injection conditions. Within the COORAL project (German acronym for “CO2 purity for capture and storage”) levels of impurities in the CO2-stream, being acceptable when using specific steels, were evaluated. Material exposure to dense or multiphase carbon dioxide (CO2) containing specific amounts of water vapor, oxygen (O2) sulfur dioxide (SO2), nitrogen dioxide (NO2), carbon monoxide (CO) can be a challenge to steels. In some situations, condensation of impurities and reaction products from the CO2 stream can occur. CO2 saturated brine is supposed to rise in the well when the injection process is interrupted. The material selection shall ensure that neither CO2 nor brine or a combination of both will leak out of the inner tubing. This COORAL-work was extended by a follow-up project, called CLUSTER. Here the additional influence of impurities was investigated when merging CO2 streams from different sources, combined within a “so-called” cluster. Results are summarized within the following table regarding suitability for different parts of the process chain. T2 - EUROCORR 2021 CY - Online meeting DA - 20.09.2021 KW - Carbon capture storage KW - Corrosion KW - Steel KW - CCS KW - CCU KW - CO2 PY - 2021 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-53460 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rütters, H. A1 - Fischer, S. A1 - Le, Quynh A1 - Bettge, Dirk A1 - Bäßler, Ralph A1 - Maßmann, J. A1 - Ostertag-Henning, C. A1 - Wolf, J. Lennard A1 - Pumpa, M. A1 - Lubenau, U. A1 - Knauer, S. A1 - Jaeger, P. A1 - Neumann, A. A1 - Svensson, K. A1 - Lempp, C. A1 - Menezes, F. A1 - Hagemann, B. T1 - Towards defining reasonable minimum composition thresholds – impacts of variable CO2 stream compositions on transport, injection and storage N2 - The collaborative project “Impacts of impurities in CO2 streams captured from different emitters in a regional cluster on transport, injection and storage (CLUSTER)” aimed to set up recommendations on how to define “reasonable minimum composition thresholds” that CO2 streams should meet when accessing CO2 transport pipeline networks. Within CLUSTER, we investigated potential impacts of CO2 streams with different and temporally variable compositions and mass flow rates along the whole CCS chain. Investigations included, amongst others, impacts on: Corrosion of pipeline steel, pipeline network design and related transport costs, alteration of well bore cements, pressure development and rock integrity, geochemical reactions, and petrophysical and geomechanical rock properties. All investigations are based on a generic CCS chain scenario. In this scenario, CO2 streams are captured from a spatial cluster of eleven emitters and collected in a regional pipeline network. Emitters comprise seven fossil fuel-fired power plants equipped with different capture technologies, two cement plants, one refinery and one integrated iron and steel plant. In total, 19.78 Mio t CO2 (including impurities) are captured in the emitter cluster annually. The combined CO2 stream is transported in a trunk line with a length of 400 km (100 km of these offshore) and is injected into five generic storage structures. The storage reservoirs are saline aquifers of the Buntsandstein. The investigations revealed beneficial and deteriorating impacts of different impurities and combinations thereof. Overall, no fundamental technical obstacles for transporting, injecting and storing CO2 streams of the modelled variable compositions and mass flow rates were observed. Based on the results, the CLUSTER project team recommends not to define “minimum composition thresholds” for CO2 streams as strict threshold values for each individual impurity in the stream. Instead, CO2 stream compositions and variabilities for specific CCS projects should be constrained with regard to a set of parameters including i) the overall CO2 content, ii) maximum contents of relevant impurities or elements, iii) acceptable variability of CO2 stream composition, and iv) impurity combinations to be avoided. T2 - 15th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, GHGT-15 CY - Online meeting DA - 15.03.2021 KW - Corrosion KW - Impurities KW - CO2 quality KW - Pipeline network KW - Whole-chain CCS scenario KW - Recommendations PY - 2021 DO - https://doi.org/10.2139/ssrn.3816427 SP - 1 EP - 18 AN - OPUS4-52418 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rütters, H. A1 - Fischer, S. A1 - Le, Quynh Hoa A1 - Bettge, Dirk A1 - Bäßler, Ralph A1 - Maßmann, J. A1 - Ostertag-Henning, C. A1 - Wolf, J. L. A1 - Pumpa, M. A1 - Lubenau, U. A1 - Knauer, S. A1 - Jaeger, P. A1 - Neumann, A. A1 - Svensson, K. A1 - Pöllmann, H. A1 - Lempp, C. A1 - Menezes, F. F. A1 - Hagemann, B. T1 - Towards defining reasonable minimum composition thresholds – Impacts of variable CO2 stream compositions on transport, injection and storage N2 - To set up recommendations on how to define “reasonable minimum composition thresholds” for CO2 streams to access CO2 pipeline networks, we investigated potential impacts of CO2 streams with different and temporally variable compositions and mass flow rates along the CCS chain. All investigations were based on a generic “CCS cluster scenario” in which CO2 streams captured from a spatial cluster of eleven emitters (seven fossil-fired power plants, two cement plants, one refinery and one steel mill) are collected in a regional pipeline network. The resulting CO2 stream (19.78 Mio t impure CO2 per year) is transported in a trunk line (onshore and offshore) and injected into five generic replicate storage structures (Buntsandstein saline aquifers) offshore. Experimental investigations and modeling of selected impacts revealed beneficial as well as adverse impacts of different impurities and their combinations. Overall, no fundamental technical obstacles for transporting, injecting and storing CO2 streams of the considered variable compositions and mass flow rates were observed. We recommend to define minimum composition thresholds for each specific CCS project through limiting i) the overall CO2 content, ii) maximum contents of relevant impurities or elements, iii) acceptable variability of concentrations of critical impurities, and defining impurity combinations to be avoided. KW - Impurities KW - CO2 quality KW - Pipeline network KW - Whole-chain CCS scenario KW - Recommendations PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-543004 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2022.103589 SN - 1750-5836 VL - 114 SP - 1 EP - 14 PB - Elsevier CY - New York, NY AN - OPUS4-54300 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rütters, H. A1 - Fischer, S. A1 - Le, Quynh Hoa A1 - Bettge, Dirk A1 - Bäßler, Ralph A1 - Maßmann, J. A1 - Ostertag-Henning, C. A1 - Lennard Wolf, J. A1 - Pumpa, M. A1 - Lubenau, U. A1 - Knauer, S. A1 - Jaeger, P. A1 - Neumann, A. A1 - Svensson, K. A1 - Pöllmann, H. A1 - Lempp, C. A1 - Menezes, F. A1 - Hagemann, B. T1 - Towards Defining Reasonable Minimum Composition Thresholds – Impacts of Variable CO2 Stream Compositions on Transport, Injection and Storage N2 - The collaborative project “Impacts of impurities in CO2 streams captured from different emitters in a regional cluster on transport, injection and storage (CLUSTER)” aimed to set up recommendations on how to define “reasonable minimum composition thresholds” that CO2 streams should meet when accessing CO2 transport pipeline networks. Within CLUSTER, we investigated potential impacts of CO2 streams with different and temporally variable compositions and mass flow rates along the whole CCS chain. Investigations included, amongst others, impacts on: • corrosion of pipeline steel, • pipeline network design and related transport costs, • alteration of well bore cements, • pressure development and rock integrity, • geochemical reactions, and • petrophysical and geomechanical rock properties. All investigations are based on a generic CCS chain scenario. In this scenario, CO2 streams are captured from a spatial cluster of eleven emitters and collected in a regional pipeline network. Emitters comprise seven fossil fuel-fired power plants equipped with different capture technologies, two cement plants, one refinery and one integrated iron and steel plant. In total, 19.78 Mio t CO2 (including impurities) are captured in the emitter cluster annually. The combined CO2 stream is transported in a trunk line with a length of 400 km (100 km of these offshore) and is injected into five generic storage structures. The storage reservoirs are saline aquifers of the Buntsandstein. The investigations revealed beneficial and deteriorating impacts of different impurities and combinations thereof. Overall, no fundamental technical obstacles for transporting, injecting and storing CO2 streams of the modelled variable compositions and mass flow rates were observed. Based on the results, the CLUSTER project team recommends not to define “minimum composition thresholds” for CO2 streams as strict threshold values for each individual impurity in the stream. Instead, CO2 stream compositions and variabilities for specific CCS projects should be constrained with regard to a set of parameters including i) the overall CO2 content, ii) maximum contents of relevant impurities or elements, iii) acceptable variability of CO2 stream composition, and iv) impurity combinations to be avoided. T2 - The 15th Greenhouse Gas Control Technologies Conference CY - Online meeting DA - 15.03.2021 KW - Corrosion KW - Impurities KW - CO2 quality KW - Pipeline network KW - Whole-chain CCS scenario KW - Recommendations PY - 2021 DO - https://doi.org/10.2139/ssrn.3816427 SP - 1 EP - 18 PB - Elservier AN - OPUS4-52940 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -