V70 Wasserstoffschädigung in Stahl

Zusammenfassung

Wasserstoff kann in Stählen unter bestimmten Randbedingungen eine Versprödung und andere Schädigungen (z. B. Beizblasen und Randentkohlung) hervorrufen. Betroffen sind vorwiegend ferritisch‐martensitische Stähle. Austenitische Stähle sind weniger anfällig für Wasserstoffversprödung.

Die Aufnahme von Wasserstoff in Stahl kann durch eine kathodische Wasserstoffabscheidung in wässrigen Elektrolyten erfolgen; beispielweise bei Korrosionsvorgängen oder beim Galvanisieren. Eine weitere Möglichkeit ist die Aufnahme von Wasserstoff aus der Gasphase, z. B. beim Schweißen oder bei thermochemischen Randschichtbehandlungen. Schäden durch eine Druckwasserstoffversprödung sind eher selten, während kathodisch abgeschiedener Wasserstoff ein großes technisches Problem darstellt, da diese Form der Wasserstoffaufnahme bei sehr vielen technischen und industriellen Prozessen vorkommt. Ein typisches Beispiel für eine kathodische Wasserstoffaufnahme ist die Entfernung von Zunder‐ und Rostschichten durch Beizen in verdünnten Säuren. Dabei erfolgt im ersten Schritt ein Säureangriff auf das Eisenoxid Fe₂O₃ gemäß

$$ \mathrm{Fe_{2}O_{3} + 6 H^{+}\to 2 Fe^{3+} + 6 H_{2}O}$$

wobei die Eisen(III)oxid‐Schicht in Form von Fe³⁺ Ionen in Lösung geht. An Fehlstellen in der Zunderschicht oder nach längerem Beizen kommt es zu einem Säureangriff auf das unter der Zunderschicht liegende metallische Eisen gemäß

$$ \mathrm{Fe + 2 H^{+}\to Fe^{2+} + H_{2}}\uparrow $$