TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Mikrostrukturspezifische Wasserstoffdiffusion in UP-Schweißverbindungen hochfester Stahlgrobbleche N2 - Hochfeste Baustähle sind für den sogenannten, modernen Stahlleichtbau im Gebäude-, Anlagen- oder Mobilkranbau nicht mehr wegzudenken. Durch den Einsatz dieser Stähle mit Streckgrenzen ≥ 690 MPa können durch die Reduzierung der Wanddicke kann eine erhebliche konstruktive Gewichtsreduzierung erreicht werden. Dies führt zudem zu weiteren sekundären Vorteilen, wie geringeren Schweißverarbeitungskosten, da u.a. die zu füllenden Nahtquerschnitte kleiner sind. Für hochfeste Grobbleche kommt dabei insbesondere das Unterpulverschweißen (UP) zum Einsatz, das durch seine hohe Abschmelzleistung gekennzeichnet ist. Allerdings haben hochfeste Stahlgrobbleche aufgrund ihrer Mikrostruktur eine von vornherein begrenzte Duktilität ggü. niederfesten Stählen und sind per se anfälliger für verzögerte, wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung Zudem führt die große Bleckdicke einerseits zu hoher konstruktiver Steifigkeit der Komponenten (mit der Folge erhöhter Eigenspannungen) und andererseits durch die dicken Schweißlagen zu langen Diffusionswege für den Wasserstoff, welcher bspw. durch feuchtes Schweißpulver in die Naht gelangen kann. Hieraus ergeben sich zwei Schwierigkeiten: (1) bis zu welcher Zeit mit einer verzögerten Rissbildung bei Raumtemperatur zu rechnen, wenn keine weitere Wärmebehandlung zur Reduktion des Wasserstoffes erfolgt bzw. (2) wenn diese notwendig ist, bei welche Temperatur dies erfolgen sollte. Dazu sind abgesicherte Diffusionskoeffizienten für den Wasserstoff in UP-Schweißungen notwendig, u.a. für numerische Simulationen. Diese Koeffizienten sind bisher nur äußert lückenhaft verfügbar. Aus diesem Grund wurden mikrostrukturspezifische, elektrochemische Permeationsversuche (nach ISO 17081) und Warmauslagerungsversuche mit TGHE an UP-Schweißverbindungen durchgeführt. Dazu wurden ein thermomechanisch (TM) gewalzter bzw. vergüteter (QT) Grundwerkstoff betrachtet, sowie das Schweißgut und die Wärmeeinflusszone (WEZ). Interessanterweise (und im Gegensatz zu Effekten des Wärmebehandlungszustandes auf die Diffusion in MSG-Schweißverbindungen) zeigten die UP-Schweißmikrostrukturen kaum signifikante Unter-schiede im Diffusionsverhalten von WEZ und Schweißgut. Dies ist auf den positiven Ef-fekt des mehrfachen Anlassens der Mikrostruktur durch die Mehrlagenschweißung zu-rückzuführen. Aus praktischer Anwendersicht können daher dickwandige UP-Verbindungen ausschließlich anhand der einfach ermittelbaren Diffusionskoeffizienten für den Grundwerkstoff beurteilt werden. Zudem zeigte sich, dass der Walzzustand (QT vs. TM) in Grobblechen gegenüber Dünnblechen eine untergeordnete Rolle für die Wasserstoffdiffusion bildet. Ergänzende numerische Simulationen zeitabhängigen Wasserstoffdiffusion bestätigten das Verhalten. T2 - DGM Arbeitskreis Wasserstoff CY - Neu-Isenburg, Germany DA - 26.05.2025 KW - Wasserstoff KW - Kaltrissbildung KW - Diffusion KW - Numerische Simulation KW - Permeation PY - 2025 AN - OPUS4-63235 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Simulation der Wasserstoffverteilung in UP-geschweißten Grobblechen als Bewertungstool für die Kaltrissanfälligkeit von Offshorestrukturen N2 - Gründungsstrukturen für Offshore-Windkraftanlagen bestehen in der Regel aus hochfesten Stahlgrobblechen, die im UP-Verfahren geschweißt werden, durch den u.U. größere Mengen an Wasserstoff eingebracht werden können. Die große Blechdicke führt zudem zu langen Diffusionswegen und einer verlängerten Diffusionszeit für den Wasserstoff. Infolgedessen kann sich der Wasserstoff in Bereichen mit hoher mechanischer Spannung und Dehnung ansammeln und daher zu einer verzögerten Kaltrissbildung führen. Aufgrund der verzögerten Diffusion muss daher eine Mindestwartezeit von bis zu 48 h eingehalten werden, bevor eine zerstörungsfreie Prüfung durchgeführt wird. Darüber hinaus ist die Beurteilung möglicher Kaltrissstellen sehr komplex. Es wurde daher ein numerisches Modell zur Abbildung einer bauteilähnlichen Schweißnahtprüfung entwickelt. Dazu wurde das Temperaturfeld während des Schweißens und der anschließenden Abkühlung experimentell bestimmt und numerisch simuliert. Auf dieser Grundlage wurde Diffusionsmodell zur numerischen Simulation der zeitlich-örtlichen Wasserstoffkonzentration erstellt. Mit diesem Modell wurden zwei Anwendungsfälle simuliert: (1) Veränderung der Wasserstoffverteilung als Funktion des Temperaturzyklus während des Mehrlagenschweißens und (2) für das Wartezeitintervall ≤ 48 h. Ein Vorteil des Diffusionsmodells ist die Simulation einer normierten Konzentration, d.h. zwischen „0“ (kein Wasserstoff) und „1“ (max. Konzentration), die auf experimentell ermittelte Wasserstoffkonzentrationen skaliert werden kann. T2 - 6. Symposium Materialtechnik CY - Clausthal-Zellerfeld, Germany DA - 20.02.2025 KW - Gründungsstrukturen KW - Offshore KW - Kaltrissbildung KW - Wasserstoff KW - Numerische Simulation PY - 2025 AN - OPUS4-62616 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Vereinfachte Prüfmethode zur Bewertung der Gefahr wasserstoffunterstützter Kaltrisse (HACC) beim Lichtbogenschweißen hochfester Stähle N2 - Die Präsentation gibt einen Kurzüberblick über die Versuchsmethodik und den erreichten Projektfortschritt des IGF-Projektes 01IF22624N bzw. DVS-Nr. 01.3410. Ziel der Untersuchungen ist eine Methodik für eine vereinfachte Probenform zur Bewertung der Kaltrissanfälligkeit durch Wasserstoff bei hochfesten, geschweißten Stählen. Dazu wird ISO 3690 (Quantifizierung des H-Gehaltes) mit direkt prüfbaren Querzugproben kombiniert, die die realistische Bewertung der Schweißnaht unter industriepraktischen Parametern ermöglicht. T2 - Sitzung des NA 092-00-05 GA Gemeinschaftsarbeitsausschuss NAS/NMP: Zerstörende Prüfung von Schweißverbindungen (DVS AG Q 4/Q 4.1) CY - Online meeting DA - 20.03.2025 KW - Schweißnaht KW - Kaltrissbildung KW - Wasserstoff KW - Prüfung KW - ISO 3690 PY - 2025 AN - OPUS4-62759 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael T1 - Bauteilversuch zur Bewertung der wasserstoffunterstützten Rissanfälligkeit geschweißter, dickwandiger Offshore Gründungsstrukturen N2 - Offshore-Windenergieanlagen erfordern Gründungskonzepte aus unterpulver-(UP-)geschweißten Dickblechen (bspw. der Güte S420ML). Während der Schweißfertigung kann eine zeitverzögerte wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung auftreten, deren Bewertung aufgrund der Bauteilgröße von Offshore-Strukturen sehr komplex ist. Deswegen wurde eine bauteilähnliche Geometrie (Mock-Up) entwickelt, um reale Steifigkeitsverhältnisse auf den Labormaßstab zu übertragen. Zusätzliche Versteifungen simulieren die Wirkung einer Einspannung bzw. Schrumpfbehinderung der Schweißnaht. Über die Verwendung von Schweißpulvern mit definierter Feuchte wurden zudem ein Extremszenario der Wasserstoffaufnahme simuliert. Entsprechend der vorgegebenen Mindestwartezeit für die ZfP von bis zu 48 h wurde die Schweißnaht zerstörungsfrei mit Phased-Array-Ultraschall-Prüfung (PAUT) geprüft und die Eigenspannungen über Röntgendiffraktometrie (XRD) bestimmt. Zusätzlich wurde die Wasserstoffverteilung in der Schweißverbindung numerisch simuliert. Außer zulässigen Defekten (wie Poren), wurde keine verzögerte Kaltrissbildung in den Mock-Ups festgestellt, was auf hohe Rissbeständigkeit hindeutet. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2023 CY - Berlin, Germany DA - 23.11.2023 KW - Kaltrissbildung KW - Wasserstoff KW - Offshore KW - Bauteilversuch KW - Imperfektion PY - 2023 AN - OPUS4-58907 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kromm, Arne A1 - Mente, Tobias A1 - Czeskleba, Denis A1 - Brackrock, Daniel A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Bauteilversuch zur Bewertung der wasserstoffunterstützten Rissanfälligkeit geschweißter, dickwandiger Offshore-Gründungsstrukturen N2 - Offshore-Windenergieanlagen erfordern Gründungskonzepte aus unterpulver-(UP-)geschweißten Dickblechen (bspw. der Güte S420ML). Während der Schweißfertigung kann eine zeitverzögerte wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung auftreten, deren Bewertung aufgrund der Bauteilgröße von Offshore-Strukturen sehr komplex ist. Deswegen wurde eine bauteilähnliche Geometrie (Mock-Up) entwickelt, um reale Steifigkeitsverhältnisse auf den Labormaßstab zu übertragen. Zusätzliche Versteifungen simulieren die Wirkung einer Einspannung bzw. Schrumpfbehinderung der Schweißnaht. Über die Verwendung von Schweißpulvern mit definierter Feuchte wurden zudem ein Extremszenario der Wasserstoffaufnahme simuliert. Entsprechend der vorgegebenen Mindestwartezeit für die ZfP von bis zu 48 h wurde die Schweißnaht zerstörungsfrei mit Phased-Array-Ultraschall-Prüfung (PAUT) geprüft und die Eigenspannungen über Röntgendiffraktometrie (XRD) bestimmt. Zusätzlich wurde die Wasserstoffverteilung in der Schweißverbindung numerisch simuliert. Außer zulässigen Defekten (wie Poren), wurde keine verzögerte Kaltrissbildung in den Mock-Ups festgestellt, was auf hohe Rissbeständigkeit hindeutet. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2023 CY - Berlin, Germany DA - 23.11.2023 KW - Kaltrissbildung KW - Wasserstoff KW - Offshore KW - Schweißen KW - Bauteiltest PY - 2023 DO - https://doi.org/10.48447/WP-2023-219 SP - 316 EP - 321 CY - Berlin AN - OPUS4-58908 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -