{"id":7118,"date":"2025-06-05T18:55:13","date_gmt":"2025-06-05T10:55:13","guid":{"rendered":"https:\/\/xzfastener.com\/?p=7118"},"modified":"2026-06-23T18:56:18","modified_gmt":"2026-06-23T10:56:18","slug":"fastener-failure-in-low-temperature-applications-toughness-and-impact-risks","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/xzfastener.com\/de\/fastener-failure-in-low-temperature-applications-toughness-and-impact-risks\/","title":{"rendered":"Versagen von Verbindungselementen bei Tieftemperaturanwendungen: Z\u00e4higkeit und Aufprallrisiken"},"content":{"rendered":"

Das Versagen von Verbindungselementen bei Tieftemperaturanwendungen wird oft missverstanden. Viele K\u00e4ufer pr\u00fcfen Zugfestigkeit, Streckgrenze, Beschichtung und Gewindegr\u00f6\u00dfe, \u00fcbersehen jedoch die Z\u00e4higkeit. Bei Raumtemperatur kann eine Schraube normal funktionieren. Bei niedrigen Temperaturen kann es sein, dass das gleiche Befestigungselement St\u00f6\u00dfen, Vibrationen, Spannungskonzentrationen oder pl\u00f6tzlichen Belastungen nicht mehr standh\u00e4lt.<\/p>\n\n\n\n

Dieses Problem ist beim Bau in kalten Regionen, bei Offshore-Ger\u00e4ten, LNG-Anlagen, K\u00fchlsystemen, Bergbaumaschinen, Windkraftanlagen, Druckger\u00e4ten und Stahlbaugruppen im Freien von entscheidender Bedeutung. Bei diesen Anwendungen muss bei der Auswahl der Verbindungselemente sowohl die Festigkeit als auch das Schlagverhalten bei niedrigen Temperaturen ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr K\u00e4ufer, die Material- und Festigkeitsoptionen vergleichen: XZ Fastener hochfeste Verbindungselemente<\/a> und Standardbefestigungen<\/a> Seiten sind n\u00fctzliche Ausgangspunkte.<\/p>\n\n\n\n

Warum niedrige Temperaturen die Leistung von Verbindungselementen ver\u00e4ndern<\/h2>\n\n\n\n

Kraft allein reicht nicht aus<\/h3>\n\n\n\n

Ein Befestigungselement kann eine hohe Zugfestigkeit, aber eine geringe Z\u00e4higkeit bei niedrigen Temperaturen aufweisen. Z\u00e4higkeit ist die F\u00e4higkeit des Materials, Energie zu absorbieren, bevor es bricht. Wenn die Z\u00e4higkeit nicht ausreicht, kann ein Verbindungselement spr\u00f6de und mit kaum sichtbarer Verformung versagen.<\/p>\n\n\n\n

Diese Art von Fehler ist gef\u00e4hrlich, da er pl\u00f6tzlich auftreten kann. Ein duktiles Versagen zeigt normalerweise eine Dehnung, Einschn\u00fcrung oder Verformung vor dem Bruch. Ein spr\u00f6der Bruch kann scharf und sauber erscheinen, h\u00e4ufig nach einem Aufprall, einer \u00dcberlastung, Vibration oder einem pl\u00f6tzlichen Temperaturabfall.<\/p>\n\n\n\n

Eigentum<\/th>Was es anzeigt<\/th>Bedenken hinsichtlich der niedrigen Temperaturen<\/th><\/tr><\/thead>
Zugfestigkeit<\/td>Maximale Zugspannung vor dem Bruch<\/td>Beweist keine Schlagfestigkeit<\/td><\/tr>
Streckgrenze<\/td>Spannung vor bleibender Verformung<\/td>N\u00fctzlich, aber unvollst\u00e4ndig<\/td><\/tr>
H\u00e4rte<\/td>W\u00e4rmebehandlung und Festigkeitszustand<\/td>Eine hohe H\u00e4rte kann die Z\u00e4higkeit verringern<\/td><\/tr>
Schlagz\u00e4higkeit<\/td>F\u00e4higkeit, pl\u00f6tzliche Energie zu absorbieren<\/td>Kritisch f\u00fcr den Kaltbetrieb<\/td><\/tr>
Duktilit\u00e4t<\/td>F\u00e4higkeit zur Verformung vor dem Bruch<\/td>Kann bei niedrigen Temperaturen abnehmen<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

F\u00fcr den Einsatz bei niedrigen Temperaturen sollte die Z\u00e4higkeit zusammen mit Festigkeitsklasse, der Materialchemie, der W\u00e4rmebehandlung und den geltenden Projektstandards \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n\n\n\n

H\u00e4ufige Fehlermodi im Kaltbetrieb<\/h2>\n\n\n\n

Spr\u00f6dbruch ist die Hauptsorge<\/h3>\n\n\n\n

Ein Versagen von Verbindungselementen bei niedrigen Temperaturen kann durch verschiedene Mechanismen auftreten. Am schwerwiegendsten ist der Spr\u00f6dbruch, insbesondere bei hochfesten Carbon- oder Legierter Stahl-Befestigungselementen, die nicht f\u00fcr den Kaltbetrieb spezifiziert sind.<\/p>\n\n\n\n

Fehlermodus<\/th>Typische Ursache<\/th>Risikozustand<\/th><\/tr><\/thead>
Spr\u00f6dbruch<\/td>Geringe Z\u00e4higkeit bei Betriebstemperatur<\/td>Kalter Aufprall, pl\u00f6tzliche Belastung<\/td><\/tr>
Erm\u00fcdungsrisse<\/td>Wiederholte Stresszyklen<\/td>Vibrationsger\u00e4te, Windstrukturen<\/td><\/tr>
Fadenabziehen<\/td>Schlechter Eingriff oder nicht passende Mutter<\/td>Geringe Duktilit\u00e4t oder \u00dcberlastung<\/td><\/tr>
Wasserstoffverspr\u00f6dung<\/td>Interaktion zwischen Beschichtung und hochfestem Stahl<\/td>Galvanisierte hochfeste Verbindungselemente<\/td><\/tr>
Korrosionsbedingte Rissbildung<\/td>Umwelt plus Stress<\/td>Marine-, Chemie- und Au\u00dfendienst<\/td><\/tr>
Lockerung<\/td>Temperaturwechsel und Vibration<\/td>Expansions- und Kontraktionszyklen<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Kalte Umgebungen vereinen oft mehrere Risiken. Eine Schraube kann gleichzeitig niedrigen Temperaturen, Vibrationen, Feuchtigkeit, Beschichtungsspannung und Vorspannungsschwankungen ausgesetzt sein.<\/p>\n\n\n\n

Materialauswahl f\u00fcr Niedertemperatur-Verbindungselemente<\/h2>\n\n\n\n

Material an die Betriebstemperatur anpassen<\/h3>\n\n\n\n

Nicht jedes Befestigungselement Kohlenstoffstahl oder Legierter Stahl ist f\u00fcr Kaltanwendungen geeignet. Einige Materialien behalten ihre Z\u00e4higkeit besser bei als andere. Edelstahl bietet zwar in vielen Anwendungen eine verbesserte Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und ein gutes Tieftemperaturverhalten, muss aber dennoch die mechanischen und Projektanforderungen erf\u00fcllen.<\/p>\n\n\n\n

Materialrichtung<\/th>Vorteil<\/th>Einschr\u00e4nkung<\/th><\/tr><\/thead>
Standard Kohlenstoffstahl<\/td>Wirtschaftlich und \u00fcberall verf\u00fcgbar<\/td>Bietet m\u00f6glicherweise nicht die erforderliche K\u00e4ltez\u00e4higkeit<\/td><\/tr>
Hochfest Legierter Stahl<\/td>Hohe Tragf\u00e4higkeit<\/td>Z\u00e4higkeit und Verspr\u00f6dungsgefahr sind zu pr\u00fcfen<\/td><\/tr>
ASTM A320-Tieftemperatursorten<\/td>Entwickelt f\u00fcr Schraubanwendungen bei niedrigen Temperaturen<\/td>Muss genau angegeben werden<\/td><\/tr>
Edelstahl 304 \/ 316<\/td>Gute Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und allgemein g\u00fcnstige Duktilit\u00e4t bei niedrigen Temperaturen<\/td>St\u00e4rke unterscheidet sich von Legierter Stahl<\/td><\/tr>
Duplex Edelstahl<\/td>H\u00f6here Festigkeit und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit<\/td>Erfordert eine sorgf\u00e4ltige \u00dcberpr\u00fcfung von Standards und Anwendungen<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Informationen zu Materialoptionen finden Sie unter XZ Fastener Kohlenstoffstahl Befestigungselemente<\/a> und Edelstahl Befestigungselemente<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Schlagpr\u00fcfungen und Standards<\/h2>\n\n\n\n

M\u00f6glicherweise ist ein Charpy-Schlagtest erforderlich<\/h3>\n\n\n\n

F\u00fcr Tieftemperaturanwendungen erfordern die Projektspezifikationen m\u00f6glicherweise eine Charpy-V-Kerbschlagpr\u00fcfung. Dieser Test misst die Energie, die eine Probe beim Bruch bei einer bestimmten Temperatur absorbiert.<\/p>\n\n\n\n

Die erforderliche Pr\u00fcftemperatur und die absorbierte Energie sollten durch die Projektnorm, technische Spezifikation oder geltende Vorschriften definiert werden. K\u00e4ufer sollten nicht davon ausgehen, dass ein normales Materialzertifikat die Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen nachweist, es sei denn, das Zertifikat enth\u00e4lt eindeutig die erforderliche Pr\u00fcfung.<\/p>\n\n\n\n

Anforderung<\/th>Was K\u00e4ufer best\u00e4tigen sollten<\/th><\/tr><\/thead>
Testtyp<\/td>Charpy-V-Kerb- oder projektspezifischer Schlagversuch<\/td><\/tr>
Testtemperatur<\/td>Tats\u00e4chlich erforderliche niedrige Betriebstemperatur<\/td><\/tr>
Akzeptanzwert<\/td>Mindestbedarf an aufgenommener Energie<\/td><\/tr>
Probenorientierung<\/td>Je nach Materialstandard oder Projektspezifikation<\/td><\/tr>
Zertifikat<\/td>R\u00fcckverfolgbarkeit von Herdenzahl und Testergebnis<\/td><\/tr>
Befestigungsmaterial<\/td>Gleiche W\u00e4rme- und Produktionscharge, sofern erforderlich<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Bei kritischen Projekten sollten Schlagpr\u00fcfungen im RFQ und in der Bestellung angegeben werden, bevor mit der Produktion begonnen wird.<\/p>\n\n\n\n

Risiko von Beschichtung und Wasserstoffverspr\u00f6dung<\/h2>\n\n\n\n

Die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit muss sorgf\u00e4ltig \u00fcberpr\u00fcft werden<\/h3>\n\n\n\n

Verbindungselemente f\u00fcr niedrige Temperaturen erfordern h\u00e4ufig einen Korrosionsschutz, insbesondere in Au\u00dfen-, Offshore- oder Industrieumgebungen. Allerdings muss der Beschichtungsprozess zur Materialfestigkeit und zum Ausfallrisiko passen.<\/p>\n\n\n\n

Das Galvanisieren von hochfesten Verbindungselementen kann das Risiko einer Wasserstoffverspr\u00f6dung mit sich bringen, wenn die Prozesskontrollen nicht ordnungsgem\u00e4\u00df durchgef\u00fchrt werden. F\u00fcr einige Anwendungen k\u00f6nnen je nach Standards und Betriebsumgebung Zinklamellen, Feuerverzinkung, mechanische Beschichtung, PTFE oder Edelstahl in Betracht gezogen werden.<\/p>\n\n\n\n

Finish-Option<\/th>\u00dcberlegungen zu niedrigen Temperaturen<\/th><\/tr><\/thead>
Verzinkung<\/td>\u00dcberpr\u00fcfen Sie die Wasserstoffverspr\u00f6dungskontrollen f\u00fcr hochfeste Teile<\/td><\/tr>
Feuerverzinkung<\/td>\u00dcberpr\u00fcfen Sie den Gewindesitz, die Beschichtungsdicke und die Eignung f\u00fcr das Projekt<\/td><\/tr>
Zinklamellenbeschichtung<\/td>Wird h\u00e4ufig verwendet, wenn Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Verspr\u00f6dungskontrolle wichtig sind<\/td><\/tr>
PTFE-Beschichtung<\/td>\u00dcberpr\u00fcfen Sie die Reibungs-, Drehmoment- und Temperaturgrenzen<\/td><\/tr>
Edelstahl Passivierung<\/td>Passend f\u00fcr viele Edelstahl-Baugruppen<\/td><\/tr>
schwarz oxidiert<\/td>Begrenzter Korrosionsschutz; im Allgemeinen nicht f\u00fcr starke Au\u00dfenbewitterung geeignet<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

F\u00fcr die Auswahl der Ausf\u00fchrung schauen Sie sich XZ Fastener an verschiedene beschichtete Verbindungselemente<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Design- und Installationsfaktoren<\/h2>\n\n\n\n

Stresskonzentration vermeiden<\/h3>\n\n\n\n

Die Auswahl von Niedertemperatur-Verbindungselementen ist nicht nur eine Materialfrage. Auch die Fugengestaltung und die Installationsqualit\u00e4t wirken sich auf das Risiko aus.<\/p>\n\n\n\n

Zu den wichtigen Kontrollen geh\u00f6ren:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Vermeiden Sie scharfe \u00dcberg\u00e4nge, besch\u00e4digte Gewinde und schlechte Verrundungen.<\/li>\n\n\n\n
  2. Verwenden Sie die richtige Mutternsorte und Unterlegscheibenh\u00e4rte.<\/li>\n\n\n\n
  3. Best\u00e4tigen Sie die Gewindeeingriffsl\u00e4nge.<\/li>\n\n\n\n
  4. Anzugsdrehmoment und Schmierung kontrollieren.<\/li>\n\n\n\n
  5. Vermeiden Sie ein zu starkes Anziehen hochfester Verbindungselemente.<\/li>\n\n\n\n
  6. Gewinde beim Transport vor Sto\u00dfsch\u00e4den sch\u00fctzen.<\/li>\n\n\n\n
  7. Trennen Sie Chargen und behalten Sie die R\u00fcckverfolgbarkeit der Chargennummer bei.<\/li>\n\n\n\n
  8. Stellen Sie sicher, dass die Dicke der Beschichtung keine Probleme mit der Gewindepassung verursacht.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Im Kaltbetrieb kann ein kleiner Defekt zum Ausgangspunkt f\u00fcr einen Bruch werden. Die Inspektion sollte daher die Gewindequalit\u00e4t, Oberfl\u00e4chensch\u00e4den, H\u00e4rte, Beschichtungszustand und die R\u00fcckverfolgbarkeit von Dokumenten umfassen.<\/p>\n\n\n\n

    RFQ Checkliste f\u00fcr Niedertemperatur-Verbindungselemente<\/h2>\n\n\n\n

    Informationen, die K\u00e4ufer bereitstellen sollten<\/h3>\n\n\n\n

    Ein vollst\u00e4ndiger RFQ sollte Folgendes enthalten:<\/p>\n\n\n\n