Mit HIC-Prüfungen ermitteln die Prüflabore von Element die Anfälligkeit von Rohrleitungen und Druckbehältern für wasserstoffinduzierte Rissbildung.

Kohlenstoffstähle und niedriglegierte Stähle, die sauren Betriebsumgebungen ausgesetzt sind, können anfällig für wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC von engl. Hydrogen Induced Cracking) sein. Dieser Vorgang betrifft häufig Bauteile, Rohrleitungen und Rohrsysteme sowie Druckbehälter, die bei hohen Drücken und mechanischen Belastungen eingesetzt werden. Im Energiesektor sind beispielsweise die Förderung und Verarbeitung von Erdgas und Erdöl von diesem Prozess betroffen. HIC-Prüfungen nach internationalen Normen wie NACE TM0284 und DIN EN 10229 haben zum Ziel, die Beständigkeit von Werkstoffen gegenüber Wasserstoff zu ermitteln. Damit wird das Risiko eines Materialversagens reduziert.

Rissbildung durch H2S-haltige Umgebung

Von wasserstoffinduzierter Rissbildung sind häufig Bereiche betroffen, die erhöhter Eigenspannung oder äußerer mechanischer Belastung ausgesetzt sind. Eine feuchte oder schwefelwasserstoffhaltige Umgebung (Sauergas) ermöglichen die Entstehung und Diffusion von atomarem Wasserstoff in die metallische Gitterstruktur. Bevorzugt an Korngrenzen und Fehlstellen rekombinieren die Atome zu molekularem Wasserstoff und reichern sich dort an. Durch den zunehmenden Druck werden die Bindungskräfte der Metallatome geschwächt, was die Sprödigkeit des Materials erhöht. In der Folge entstehen und wachsen wasserstoffinduzierte Risse im Werkstoff. Sie können zu spontanen Sprödbrüchen und damit zu Materialversagen führen.

Bei höheren Zugspannungen folgt die Rissbildung einem linearen oder schrittweisen Weg durch das Material, unter bestimmten Bedingungen können die Risse auch leiterartig angeordnet sein. Diese Formen werden als spannungsorientierte wasserstoffinduzierte Risse (SOHIC, Stress Orientated Hydrogen Induced Cracking) bezeichnet und können die Belastbarkeit und Funktion von Werkstoffen stärker beeinträchtigen. Diese Risse werden primär im Bereich der Wärmeeinflusszone (WEZ) von Schweißnähten mit niedriger Härte beobachtet.

Prüfung unter Laborbedingungen

Für HIC-Prüfungen werden Proben in standardisierten Verfahren einer schwefelwasserstoffhaltigen Umgebung gesetzt. Bei der Untersuchung gemäß NACE TM0284 ist dies 1 bar Druck für eine Dauer von 96 Stunden. Niedrigere Drücke mit längeren Zeiträumen sind je nach Prüfzweck möglich.

Anschließend werden die Proben metallographisch präpariert, untersucht und eventuelle Risse gemessen. Beobachtet werden dabei vor allem das:

  • • Riss-Empfindlichkeits-Verhältnis (CSR, Crack Sensitivity Ratio)
  • • Riss-Längen-Verhältnis (CLR, Crack Length Ratio)
  • • Riss-Dicken-Verhältnis (CTR, Crack Thickness Ratio)

HIC- und SOHIC-Prüfungen – Das bietet Element

Im weltweiten Element-Netzwerk bieten mehrere Standorte die Prüfung von wasserstoffinduzierter Rissbildung an. Die HIC-Prüfungen können unter anderem an Rohren, Blechen, Fittings und Flanschen aus Stahl durchführt werden. Geprüft wird beispielsweise nach NACE TM 0284 und DIN EN 10229.

SOHIC-Prüfungen führen die Element-Prüflabore nach NACE MR0175/ISO 15156 durch, wobei Verfahren gemäß BS 8701 (Full Ring Test), NACE TM0177-Methode A (Zugversuch) oder NACE TM0316 (Vier-Punkt-Biegung) verwendet werden.

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