Die Stärkung der Stahlproduktbranche in Europa

Ein besseres Verständnis dafür, wie sich Wasserstoffgas während des Schweißprozesses verhält, könnte das Herstellungsverfahren von Produkten auf Stahlbasis verbessern.

Während des Schweißprozesses eingeschlossener Wasserstoff kann sich durch wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC – Hydrogen Induced Cracking) negativ auf die Produktqualität auswirken. HIC kann erfolgreich vermieden werden, indem Wärmebehandlungen nach dem Schweißen (PWHT – Post-Weld Heat Treatments) durchgeführt werden, diese sind jedoch komplexe, kostspielige und zeitaufwändige Verfahren.

Mit dem Ziel, der europäischen Stahlindustrie einen Vorteil zu verschaffen, wurden Forschungsarbeiten finanziert, um die Wasserstoffdiffusion während des Schweißens besser verstehen zu können. Es wurden Wasserstoffmessungen durchgeführt, bevor und nachdem PWHT auf typische Materialien auf Chrom-Molybdän-Basis angewandt wurde. Die Daten wurden mit der Leistung von SYSWELD®, einem fortschrittlichen Simulationstool, verglichen.

Von großer Bedeutung war die Entdeckung, dass Vanadium eine größere Affinität zu Wasserstoff hat, deshalb erfordern an Vanadium reiche Ausgangsmaterialien mehr PWHT als ihre von Vanadium freien Gegenstücke. So könnte beispielsweise HIC für 10CrMo9.11 durch die Anwendung einer DHT-Behandlung (DHT – De-Hydrogen Treatment) effektiv vermieden werden. Andererseits müsste 13CrMoV9.11 sowohl Gegenstand einer DHT-Behandlung als auch des ISR (Intermediate Stress Relief – mittlere Spannungsentlastung) sein.

In Bezug auf SYSWELD® war es möglich, dasselbe Ergebnis akkurat zu reproduzieren, d.h. DHT ist ausreichend für 10CrMo9.11, aber für 13CrMoV9.11 wird darüber hinaus auch ISR benötigt. Andere Fallstudien deuteten darauf hin, dass SYSWELD® den Wasserstoffgehalt oftmals überbewertet. Dies könnte möglicherweise durch Einbeziehung einer Annäherung zweiter Ordnung an die Temperaturzone von 200-300 Grad Celsius, wo die lineare Annäherung scheitert, oder durch eine bessere Modellierung der Folgen eingeschlossenen Wasserstoffs gelöst werden.

Die im Laufe dieser Forschung gesammelten Erkenntnisse sind besonders für Unternehmen nützlich, die mit Stahl arbeiten, wie beispielsweise die Hersteller von Druckbehältern. Insbesondere die effizientere Anwendung von PWHT kann zu bedeutenden Einsparungen und zu einem Wettbewerbsvorteil auf dem heutigen Markt führen.