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Organisationseinheit der BAM
Offshore-Windenergieanlagen bilden einen zentralen Bestandteil der zukünftigen Energieerzeugung. Hierzu notwendige Gründungs- und Turmstrukturen werden vorrangig aus UP-geschweißten Blechen aus hochfesten niedriglegierten Stählen mit Dicken bis zu 200 mm hergestellt. Die großen Blechdicken begünstigen hohe Schweißeigenspannungen und lange Diffusionswege für z. B. über den Schweißprozess eingebrachten Wasserstoff. Damit steigt das Risiko für eine wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung (WKB) an. Zum sichereren Ausschluss von WKB in den geschweißten Komponenten wird in Abhängigkeit der Nahtgröße, Wärmeeinbringung und Stahlsorte eine Mindestwartezeit (MWZ) von bis zu 48 h empfohlen, bevor die zerstörungsfreie Prüfung durchgeführt wird. Es ist allerdings offen, ob die empfohlene MWZ zu konservativ ist. Einflüsse sind hier bspw. die schwierige Bewertung des Wasserstoffdiffusionsverhaltens im heterogenen UP-Mehrlagen-Schweißgut (SG) im Vergleich zum Grundwerkstoff (GW).
Zudem sind nur sehr begrenzt H-Diffusionskoeffizienten für UP-Mehrlagen-SG als Grundlage zur Abschätzung des Zeitintervalls einer möglichen verzögerten Kaltrissbildung (somit MWZ) oder auch für Nachwärmprozeduren zur Wasserstoffreduktion (keine MWZ) verfügbar. Verlässliche H-Diffusionskoeffizienten sind daher ein adäquates Tool zur Bewertung des Risikos einer verzögerten WKB. Dieser Beitrag beschreibt Untersuchungen zur Charakterisierung der Wasserstoffdiffusionsverhalten in UP-Mehrlagen-SG eines 60 mm dicken Bleches einer Offshore-Stahlgüte.
Dazu wurden Proben unterschiedlicher Dicke aus dem reinen Schweißgut extrahiert und über elektrochemische Permeation und Trägergasheißextraktion im Temperaturbereich bis 400 °C sehr interessante Ergebnisse zu den korrespondierenden Diffusionskoeffizienten erarbeitet.
Laboratory experiments on press hardened steels in different delivered states exposed to hydrogen
(2015)
The legal and economical demands in the automotive industry lead to increasing efforts reducing the CO2 emissions. A way to achieve that goal is to reduce the total weight of the car and therefore the fuel consumption. With the application of high strength steels in car body manufacturing it is possible to decrease the sheet thickness of the used materials and therefore the weight of the automobile. Components made of high strength steels can be produced by cold forming as well as by hot forming. In high strength steel the hydrogen content plays a crucial role for the component behavior. It is known that the hydrogen diffusivity and solubility are based on several factors, for example increasing dislocation density by cold working processes, vacancies, chemical composition and grain boundaries. The understanding and the control of the interaction between hydrogen and the high strength press hardened steels is an important factor for the application of the materials. The scope of this work is the determination of hydrogen diffusion and permeability kinetics in press hardened steel samples. An electrochemical hydrogen permeation method was applied on boron-manganese steel grades with different rolling reduction in initial ferrite/pearlite matrix as well as for the as-quenched martensite microstructure. The diffusible hydrogen contents of the specimens were measured using the carrier gas hot extraction technique (CGHE).