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Elektrochemische Messungen
(2017)
Tests for assessing prestressing steels' susceptibility to hydrogen‐induced stress corrosion cracking are essential for approvals, in‐house monitoring, and third‐party material testing. According to ISO 15630‐3, the time to brittle fracture by constant load under corrosive conditions in thiocyanate test solutions (A or B) at 50°C is measured. In the literature, a high scattering in stress corrosion tests is reported, which questions the integrity of the test procedure. This paper shows the results of studies about the influence of solution composition on hydrogen charging in electrochemical and permeation measurements. Electrochemical experiments show that polished steel surfaces without common drawing layers have more consistent free corrosion currents, polarization resistances, and B‐values in solution A with low scattering compared to the solution B experiments. The influence of temperature at 50°C and an ambient temperature of 22°C was also tested.
For prestressing steel’s factory production control, approvals, and continuous surveillance in Germany, a susceptibility test against hydrogen-induced stress corrosion cracking is performed. The measured time to fracture results (in hours) must be reproducible and reliable in the test. ISO 15630-3 gives currently unpersuasive and diverging results using a free corrosion approach for hydrogen charging. A newly developed test method uses cathodic polarization for defined hydrogen charging instead of an uncontrolled and variable electron supply by metal dissolution during free corrosion. With this new test method, a reliable differentiation is possible between highly susceptible-known “old-type” quenched and tempered prestressing steel, i.e., Neptun, Hennigsdorfer, Sigma, and currently approved cold-drawn wires St 1470/1670 (CDS-1670) and St 1570/1770 (CDS-1770). The reproducibility of the new test method was evaluated in a round-robin test with eight attended testing institutes on a St 1470/1670 (CDS-1670) batch.
Bridge structures built using the prestressing block method can exhibit hydrogen-induced stress cracks across the entire cross-section of a prestressing channel due to their design. Crack growth can progress over the service life as a result of dynamic loading and lead to prestressing wire fractures.
Grundlagen der Korrosion
(2018)
AbstraktDer 11. September 2024 wird nicht nur der Brückenbaucommunity in Deutschland in Erinnerung bleiben. Der Teileinsturz einer Spannbetonbrücke ohne Vorankündigung schlug berechtigterweise gesamtgesellschaftlich hohe Wellen. Betroffen war die Dresdner Carolabrücke – ein ästhetisches und ausgesprochen schlankes Bauwerk, welches in der Fachwelt zurecht als eine Ikone der Ingenieurbaukunst ihrer Zeit angesehen wird. Die Konstruktion sowie der Bau wären auch unter den heutigen Möglichkeiten eine Herausforderung. Der vorliegende Teil 1 des Beitrags fasst die Entstehungsgeschichte, die Konstruktion selbst und den Bau der Brücke zusammen. Es werden die Maßnahmen zur Instandhaltung und Sanierung der Brücke vorgestellt. In einem Teil 2 wird der Versuch der Rekonstruktion des Einsturzvorgangs unternommen und die Suche nach der Einsturzursache beschrieben. Zudem wird auf das aktuelle Monitoring eingegangen und ein Ausblick auf das mögliche weitere Vorgehen gegeben.
Risiko der Wasserstoffentwicklung an martensitischen Schraubankern unter baupraktischen Bedingungen
(2020)
Die vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob unter praxisrelevanten Bedingungen die Entstehung von Wasserstoff an vollmartensitischen Schraubankern möglich ist. Im Gegensatz zu austenitischen Werkstoffen besteht bei martensitischen Werkstoffen bei Gegenwart von Wasserstoff stets die Möglichkeit einer wasserstoffinduzierten Versprödung des Materials. Hierfür wurde ein in der Praxis häufig anzutreffendes Szenario gewählt, das ein galvanisches Element, bestehend aus nichtrostenden Schraubankern (in diesem Fall martensitischen) und einer verzinkten Ankerplatte an einem Betonkörper, umfasst. Zum Nachweis einer Wasserstoffentwicklung werden der Elementstrom zwischen den Bauteilen sowie das Korrosionspotential erfasst. Die Ergebnisse der Versuche zeigen, dass über eine zeitlich begrenzte Dauer eine starke kathodische Polarisation der martensitischen Schraubanker durch die korrosive Auflösung des Zinks erfolgt. Als Folge kommt es zur Wasserzersetzung im Phasengrenzbereich der Schraubanker und zur Entstehung von atomarem Wasserstoff. Das berechnete Gasvolumen des entstandenen Wasserstoffs an den Stahlankern wurde bestimmt und lag im Mittel bei 11,14 ± 1,94 ml. Eine Diffusion des an der Stahloberfläche adsorbierten Wasserstoffs in den martensitischen Werkstoff ist somit theoretisch möglich und impliziert eine mögliche Gefährdung durch wasserstoffinduzierte Rissbildung und spontanes Versagen unter Belastung.
This talk addresses the issue of hydrogen-induced stress corrosion cracking (HiSCC) in prestressing steels. The susceptibility to HiSCC is evaluated using free corrosion tests according to ISO 15630-3, which is problematic as it produces unreliable results. However, a new test method shows promising reproducible results and reveals that Cr-alloyed quenched and tempered (Q&T) steels are as sensitive to HiSCC as unalloyed Q&T steels.