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H2 Versprödung Prüfung


Hier finden Sie einen Überblick über verschiedene Systeme aus unserem Portfolio mit denen die Wasserstoffversprödung an Metallen untersucht werden kann. Die aufsteigende Reihenfolge entspricht auch in etwa einer preislichen Einordnung.

Standard Messzelle als Beispiel für erste Experimente

Oft sind in den Labors Potentiostaten, Messzellen und manchmal sogar Zugmaschinen vorhanden.

In der Korrosionsmesszelle wird eine Zugprobe kathodisch polarisiert, so dass Wasserstoff erzeugt wird. Dieser Wasserstoff dringt (ggf. mit Hilfe von Thioharnstoff und Temperatur) in die Probe ein.

Nach einer definierten Zeit wird die Probe aus der Zelle entnommen, in eine Zugprüfmaschine eingespannt und mechanisch belastet, bis die Probe bricht. Eine "normale" Probe zeigt die typische Einschnürung an der Bruchstelle, eine mit H2 geschädigte Probe zeigt einen Sprödbruch.

Messzelle

Benötigte Ausstattung:
  • Potentiostat / Galvanostat
  • Messzelle
  • Zugprüfmaschine
  • Optional: Thermostat

Tube Cell für Tests mit einer Zugprobenmaschine

Mit dieser Zelle kann der oben beschriebene Prozess in einem einzigen Schritt durchgeführt werden. Die Rundzugprobe wird gleichzeitig gezogen und elektrochemisch polarisiert.

Dadurch kann die Versuchszeit erheblich verkürzt werden.

Benötigte Ausstattung:
  • Potentiostat / Galvanostat
  • Tube Cell als Messzelle
  • Zugprüfmaschine

Devanathan Zelle heizbar / nicht heizbar

Eine Devanathan-Zelle, oft auch Doppel-Halbzelle bezeichnet, ermöglicht das Einspannen einer Probe wie bei einer Membran.

Auf der linken Seite, meist als Beladeseite benannt, wird elektrochemisch Wasserstoff erzeugt (ggf. auch rein chemisch durch Beize), welcher aufsteigt aber auch durch den Stahl durchdiffundiert. Auf der rechten Seite, meist Messseite genannt, wird elektrochemisch der Wasserstoff-induzierte Strom gemessen.

Eine solche Probe, in der Regel eine Flachprobe, kann ebenfalls nach der Polarisation in der Zugmaschine bis zum Bruch gezogen werden.

Benötigte Ausstattung:
  • 1 oder 2 Potentiostat(en)/ Galvanostat(en)
  • Devanathan-Zelle
  • Optional: Zugprüfmaschine, Thermostat

Devanathan Zelle heizbar / nicht heizbar mit Zugprobenhalter

Geräteausstattung wie unter 3. Devanathan Zelle heizbar / nicht heizbar, jedoch wird hier die Zugprobe direkt in eine von uns entwickelte Zugprobenhalterung für Devanathan-Zellen eingesetzt.

Die Probe wird elektrochemisch der Wasserstoffpermeation und mechanisch der Zugbelastung ausgesetzt.

Symbolische Darstellung

Benötigte Ausstattung:
  • 1 oder 2 Potentiostat(en)/ Galvanostat(en)
  • Devanathan-Zelle
  • Zugprobenhalter für Devanathan Zelle
  • Optional: Zugprüfmaschine, Thermostat

Prüfstand zur konstanten Belastung von Proben mit Druckwasserstoff

Diese kompakte Anlage enthält drei kleine Autoklaven, eine Hochdruckpumpe (1000bar) und eine Heizung 200 °C).

Die Proben werden mechanisch mit einer kleinen “Constant Load” Zugvorrichtung vorgespannt und komplett in den Autoklaven gelegt ( 3 Proben gleichzeitig). Dann werden die Autoklaven auf Nenndruck gebracht und geheizt. Durch diese Vorrichtung können Proben von außen mit Druckwasserstoff und mit Temperatur belastet werden.

Nach einer definierten Messzeit, wird das Experiment beendet und die Proben werden aus den Autoklaven entnommen.

Sind diese nicht gebrochen, dann kann dies durch Einspannen in eine Zugmaschine nachgeholt werden. Das Gleiche kann auch mit 4-Punkt Biegeproben gemacht werden.

Benötigte Ausstattung:
  • Prüfstand mit Autoklaven
  • Heizung und Steuerung

Hohlzugproben-Prüfvorrichtung

Diese Anlage besteht aus einer Zugprüfmaschine (Zug und Druck), einer Druckerhöhungsanlage (1000bar) mit Ventilen und Steuerung, einer Vakuumkammer mit Ventilen und Steuerung und ggf. eine Restgasanalyse.

Die hohlgebohrte Probe wird zunächst evakuiert und dann mit 1000bar Wasserstoff bedrückt. Der Permeationsweg ist hier von innen nach außen. Die Probe ist von einer Vakuumkammer umgeben, die Umgebungsluft wird abgesaugt und der Anwender kann z.B. im Vakuumkreis eine Restgasanalyse durchführen um den diffundierten Wasserstoff zu detektieren. Die Vakuumkammer hat auch eine Schutzwirkung.

Bricht die Probe, so entweicht der in Probe und Leitung gespeicherte Wasserstoff in die Kammer und wird abgesaugt. Kein Wassersoff entweicht in’s Labor. Weiterhin gibt es eine Heizvorrichtung für die Probe, womit diese zusätzlich belastet wird. Neben der Dauer des Experiments und der Restgasanalyse kann auch das Bruchbild weitere Informationen über den Verlauf des Experimentes geben.

Da eine solche Anlage schon bei deutlich höheren Preisen angesiedelt ist, kann hier auch z.B. zunächst nur der Hochdruckpart geliefert werden. Damit lassen sich solche Projekte aufteilen und ggf. kleinere Budgets aufbrauchen.

Symbolische Darstellung

Benötigte Ausstattung:
  • Prüfmaschine
  • Druckerhöhungsanlage (1000bar)
  • Vakuumanlage
  • Sicherheitsgerichtete Steuerung
  • Optional: Restgasanalyse

Komplettes H2 Testsystem für dynamische Belastung mit Druck- und Temperaturbeaufschlagung

Dieser Prüfstand bietet die Möglichkeit, Zugproben im Autoklaven bei Druck- und Temperaturbeaufschlagung mechanisch zu belasten.Damit ist eine große Experimentiervielfalt gewährleistet.

Aufgrund der großen Mengen an Wasserstoff 1000 Liter und mehr, die hier schon bei moderaten Versuchsbedingungen austreten können, ist hier ein umfangreiches Sicherheitskonzept mit entsprechender Steuerung notwendig.

Eine solche Anlage muss vor der Inbetriebnahme vom lokalen TÜV abgenommen werden.

Autoklav des Systems

Benötigte Ausstattung:
  • Servohydrauliche Zugprüfmaschine
  • Autoklave
  • Schutzkammer mit Entlüftung über Dach
  • Verteilerschrank für Instrumente und Ventile für Gassteuerung und die Gasmessung
  • Kyrostat
  • Sicherheitsgerichtete Steuerung