Moderne Klimakammer für Auslagerungsversuche von Grundwerkstoffen, Beschichtungssystemen und gefügten Bauteilen
Die GSI mbH NL SLV Duisburg bearbeitet jedes Jahr mehr als 100 technische Schadensfälle. Es kann erforderlich werden, den Schadenshergang im Laborversuch nachzustellen, um die vielfältigen Einflussparameter differenzieren zu können. In solchen Fällen ist ein erfahrenes Team gefordert, das den Kunden fachlich und kompetent beraten und die z. T. individuellen Prüfungen planen und durchführen kann. Bei der Schadensaufklärung weist die zurzeit in Überarbeitung befindliche VDI-Richtlinie 3822 eine technisch sinnvolle methodische Vorgehensweise auf, die als „Roter Faden“ dienen sollte.
Jede Schadensanalyse beginnt mit der Inaugenscheinnahme des schadhaften Bauteils oder der betreffenden Anlage sowie einer detaillierten Beschreibung aller Gegebenheiten und Auffälligkeiten, wie z. B. Lagen der Beschädigungen, Korrosionsspuren, relevante Oberflächenunregelmäßigkeiten usw. Auch konstruktive Aspekte müssen oft bei der Bewertung von mechanischen Belastungen, die zum Schaden beigetragen haben könnten, analysiert werden. Üblicherweise ist es notwendig, Probenmaterial aus dem Schadensbereich zu entnehmen, um die entsprechenden aufklärenden Untersuchungen durchführen zu können. Die Probengröße sollte ausreichend groß sein, damit z. B. thermische Gefügeveränderungen zumindest stark reduziert werden können. Ebenso soll nicht unerwähnt bleiben, dass keine Proben im gereinigten Zustand ins Prüflabor geliefert werden sollten. Es könnten hilfreiche Spuren – wie farbige Belegungen – entfernt werden, die für die Schadensklärung von Bedeutung sein können.
Der GSI mbH NL SLV Duisburg steht eine breite Palette von Prüfverfahren zur Verfügung, die für die Schadensanalyse herangezogen werden. In Abstimmung mit dem Kunden werden die anstehenden Untersuchungen besprochen und der Versuchsplan erstellt. Dabei werden zunächst zerstörungsfreie Prüfverfahren (zfP) durchgeführt. Hier stehen der SLV Duisburg neben der Magnetpulver-, Farbeindring- und Ultraschallprüfung auch Durchstrahlungsprüfungen (mit Film sowie Digital) ebenso zur Verfügung wie die Phased-Array-Prüfung. Die Bestimmung der mechanisch-technologischen Materialkennwerte erfolgt im Zugversuch. Hier können neben normativ vorgegebenen Probengeometrien auch Kleinstproben gefertigt und geprüft werden, wenn dies aufgrund der geringen Probengröße erforderlich ist. Darüber hinaus können Kerbschlagarbeiten bei verschiedenen Temperaturen bestimmt werden. Insbesondere für die Gütebestimmung der unlegierten Baustähle müssen die Kerbschlagarbeiten bei den entsprechenden Temperaturen bestimmt werden. In Duisburg wird zurzeit ein Versuchsstand aufgebaut, mit dem bruchmechanische Kennwerte ermittelt werden können. Eine zentrale Rolle kommt in nahezu jeder Schadensfalluntersuchung der Metallografie zu. Zum einen können anhand von Makro- und Mikroschliffen sowohl der Schweißnahtaufbau, Seigerungszonen, Bindefehler, Poren, Risse, nichtmetallische Einschlüsse und Lunker dargestellt und zum anderen der Aufbau des Mikrogefüges untersucht werden. Mit Hilfe des Rasterelektronenmikroskops (REM) werden Bruchflächen untersucht. Diese zeigen häufig Merkmale, die eine Aussage über den Bruchmechanismus bzw. die Bruchart sowie mechanische Belastungszustände ermöglichen. Weiterhin erlaubt das REM in Verbindung mit einer qualitativen energiedispersiven Röntgenanalyse (EDX-Analyse) Ausscheidungen, Fremdphasen, Beläge und Korrosionsprodukte chemisch zu bestimmen. Für die Bestimmung der analytischen Zusammensetzung von Werkstoffen findet eine Funkenspektralanalyse Anwendung, die es ermöglicht kostengünstig die Zusammensetzung von Eisen-, Kupfer-, Nickel- und Aluminiumbasiswerkstoffen zu analysieren. Es gibt allerdings auch vereinzelte Fälle, in denen die Untersuchungen an den schadhaften Proben alleine nicht für den Nachweis des Schädigungsmechanismus ausreichen. In diesen Fällen sollte anhand von Laborversuchen der Schadenmechanismus reproduzierbar nachgestellt werden. Hierzu werden in der GSI mbH NL SLV Duisburg sowohl verschiedene Korrosionsprüfungen wie Auslagerungsversuche und Klimaprüfungen (Bild) in verschiedenen Medien durchgeführt (nach Norm sowie nach spezifischen Kundenanforderungen) als auch das Schadensbild in Schweißversuchen nachgestellt.
Das Abgleichen des Schadensbildes mit den angegebenen Randbedingungen und den Untersuchungsergebnissen ist der zentrale Punkt einer jeden Schadensanalyse. Ist der Schadensmechanismus geklärt, werden dem Kunden Vorschläge unterbreitet, mit denen er den aufgetretenen Schaden in Zukunft vermeiden kann.