Ein sogenannte Terrassenbruch (engl. lammellar tearing) kann entstehen, wenn Bauteile in Dickenrichtung beansprucht werden. Insbesondere Walzerzeugnisse sind von dieser Gefahr betroffen. Diese haben oft ein schlechtes Formänderungsvermögen in Dickenrichtung, was auf den Walzprozess zurückzuführen ist. Insbesondere Schwefel stellt hier ein großes Problem dar. Dabei werden nichtmetallische Einschlüsse parallel zur Oberfläche eingebracht. Der Terrassenbruch wird oft durch die durch Schweißen eingebrachten Spannungen begünstigt.
Vermeidung von Terrassenbrüchen
In der DASt 014 werden Empfehlungen ausgesprochen um Terrassenbrüche zu vermeiden. Einige Möglichkeiten möchte ich zusammengefasst an dieser Stelle andeuten.
Werkstoffe
Werkstoffe mit einer sogenannten Z-Güte nach DIN EN 10164 auszuwählen ist ein möglicher Schritt zur Vermeidung von Terrassenbrüchen. Diese Z-Güte beschreibt den Prozentwert der Brucheinschnürung in Dickenrichtung bei der zerstörenden Duktilitätsprüfung nach DIN EN 10002.
Im Eurocode 3 (DIN EN 1993-1-1) wird die Z-Güte in 4 Bereiche eingeteilt.
| Sollwert ZEd nach DIN EN 1993-1-10 | Erforderliche Z-Güte (Qualität) ZRd nach EN 10164 |
| ZEd ≤ 10 | – |
| 10 < ZEd ≤ 20 | Z 15 |
| 20 < ZEd ≤ 30 | Z 25 |
| ZEd > 30 | Z 35 |
ZEd = Größe der Dehnungsbeanspruchung des Grundwerkstoffs nach DIN EN 1993-1-10
ZRd = Z-Wert des Grundwerkstoffs nach DIN EN 10164
ZEd ≤ ZRd
Die Einteilung in die Kategorien ist nicht gerade ein banaler Prozess. Für den Konstrukteur reicht es oft aus zu erkennen, ob die Gefahr auf einen Terrassenbruch besteht. Wenn dann Material mit Z-Güte 25 oder 35 bestellt wird, ist oft schon der erste Schritt getan.
Konstruktion
In der Konstruktion kann die Terrassenbruchneigung maßgeblich durch folgende Maßnahmen verringert werden.
- Doppelkehlnähte statt einfach Kehlnähte
- großflächige Anbindung der Schweißnaht an die Walzoberfläche
- Öffnungswinkel in Dickenrichtung so gering wie möglich wählen.
ungünstig günstiger
Schweißtechnik
Beim Schweißen kann die Terrassenbruchneigung ebenfalls minimiert werden.
- Durch die optimale Wahl der Vorwärm- und Zwischenlagentemperaturen
- das Schweißen mit wenig Wärmeeinbringung
- durch wechselseitiges Einbringen der Lagen bei Doppelkehlnähten
Prüfung
Die praxisübliche Ultraschallprüfung kann eine Anfälligkeit für den Terrassenbruch nicht nachweisen. Dennoch kann es hilfreich sein Dopplungen durch Walzfehler im Material auszuschließen.
