Der DWT-Test: Bruchmechanik-Nachweis für Materialien

Der 1952 im Naval Research Laboratory entwickelte DWT-Test (Drop Weight Test), auch bekannt als Pellini-Test, ist ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Nil-Ductility-Transition Temperatur (NDT) von ferritischen Stählen. Diese Methode spielt eine entscheidende Rolle in der Bewertung der Bruchsicherheit von Stahlmaterialien, insbesondere für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen wie dem Schiffbau, Offshore-Konstruktionen und Transportsystemen für Erdgas. Lassen Sie uns den Ursprung, die Durchführung und die Bedeutung des DWT-Tests sowie die genauen Normen und Anwendungsgebiete für DWT-getestete Stähle genauer beleuchten.

Ziel und Zweck des DWT-Tests: Was wird geprüft?

Der DWT-Test dient der Bestimmung der Rissauffangtemperatur (Nil-Ductility-Transition Temperatur, NDT) von ferritischen Stählen. Die NDT-Temperatur ist die niedrigste Temperatur, bei der ein Stahl noch eine ausreichende Zähigkeit aufweist, um Rissbildung zu verhindern. Neben der reinen Temperaturbestimmung lässt sich mit dem DWT-Test auch die Zähigkeit von Stählen unter verschiedenen Belastungsbedingungen, wie Zug- oder Biegebelastung, bewerten.

Durchführung des DWT-Tests: Ein Fallgewicht als Testmethode

Für den DWT-Test wird ein Fallgewicht mit einer Masse von 4 bis 4.000 kg aus einer bestimmten Höhe auf eine Probe aus ferritischem Stahl fallen gelassen. Die Stahlprobe, die eine rechteckige Form mit einer zentralen Kerbe aufweist, wird durch das Fallgewicht belastet, wobei die Kerbe als Rissauslöser fungiert. Der Fallgewichtstest wird unter kontrollierten klimatischen Bedingungen durchgeführt, um die Temperatur konstant zu halten. Durch den Temperaturvergleich bei unterschiedlichen Proben lässt sich die NDT-Temperatur genau bestimmen – die Temperatur, bei der ein Riss sich durch das Material zieht.

Ergebnisse des DWT-Tests: NDT-Temperatur und Eindringtiefe des Risses

Der DWT-Test liefert zwei Hauptparameter:

1. NDT-Temperatur: Die niedrigste Temperatur, bei der das Material noch eine Rissausbreitung aufhalten kann.
2. Eindringtiefe des Risses: Dieser Wert zeigt die Zähigkeit des Materials bei einer bestimmten Temperatur.

Warum ist der DWT-Test wichtig für die Industrie?

Die NDT-Temperatur ist ein wesentlicher Faktor, um die Betriebstemperaturen für Bauteile aus ferritischem Stahl festzulegen, insbesondere in sicherheitskritischen Bereichen wie Rohrleitungen und Tanks. Der DWT-Test ist daher von großer Bedeutung für die Materialprüfung und Qualitätssicherung in Industrien, in denen Bruchsicherheit und Temperaturbeständigkeit eine entscheidende Rolle spielen, wie etwa in der Öl- und Gasindustrie, im Schiffbau und in Offshore-Anlagen.

Normen und Standards für den DWT-Test

Es gibt zwei wesentliche Standards für die Durchführung des DWT-Tests:

1. ASTM E208: (Standard test method for conducting drop-weight test to determine NDTT of ferritic steels)Dieser 2020 veröffentlichte Standard legt speziellere Anforderungen an die Probengröße, Schlagenergie und Temperaturbereiche fest und ist vor allem in den USA verbreitet.
2. SEP 1325: Ein älterer Standard von 1964, der weltweit Anwendung findet und speziell auf den W. S. Pellini-Test ausgelegt ist.

Für welche Stahlsorten ist der DWT-Test relevant?

Der DWT-Test wird vor allem für Schiffbaustähle und Offshore-Stähle wie EH36 und NV36 sowie für Stähle gemäß EN 10225 eingesetzt. Diese Stähle werden häufig in extremen Umgebungen genutzt, die hohe Bruchsicherheitsanforderungen stellen.

DWT-getestete Stähle werden in einer Vielzahl von Industriebereichen eingesetzt, darunter:

• Transportsysteme für flüssige und gasförmige Brennstoffe: Pipelines und Tanks für Erdöl und Erdgas
• Offshore- und Schiffbau: Materialien für Bohrinseln, Schiffe und andere Offshore-Konstruktionen
• Kritische Infrastruktur: Anwendungen, bei denen Temperaturbeständigkeit und Risssicherheit essenziell sind

Durch die Einhaltung festgelegter Normen und die Anwendung in sicherheitskritischen Bereichen trägt der DWT-Test entscheidend zur Qualitätssicherung und zur Verlängerung der Lebensdauer von Stählen in anspruchsvollen Industrien bei.