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22.11.2017 : 21:03 : +0100

Löslichkeit von Wasserstoff

Von allen Gasen ist in Aluminium nur Wasserstoff löslich. Verglichen mit der Löslichkeit von Gasen in Eisenlegierungen ist das Lösungsvermögen gering.

Die Löslichkeit von Wasserstoff in Aluminium hängt von dessen Legierungsgehalt und von der Temperatur ab. Die gelöste Menge wird zusätzlich vom Wasserstoffangebot bestimmt, das in der Regel als Wasserstoffpartialdruck angegeben wird. Die gelöste Menge wird üblicherweise in ml des gelösten Gases pro 100 g Metall angegeben. (1013 mbar und 0° Celsius; 1 ppm = 1,1124 ml/100g)

Da die Löslichkeit von Wasserstoff in Aluminium während der Abkühlung bei einer Temperatur von ca. 600°C sprungartig (1:20) abnimmt kommt es während der Erstarrung des Schmelzgutes häufig zu Poren bedingt durch Wasserstoff. Bei Reinaluminium ist die Porenanfälligkeit am gravierendsten, während bei den Legierungen der Löslichkeitssprung geringer ist. Dies führt naturgemäß zu geringerer Porosität.

Diese Umstände führen dazu, dass das Vorhandensein von Wasserstoffporen beim MIG-Schweißen von Aluminium nahezu unvermeidbar ist. Poren haben negative Auswirkungen auf die statische und dynamische Festigkeit der Verbindung und können auch sonst störend sein. Beim mechanischen Abarbeiten der Nähte treten die Poren zutage und stören aus optischen Gründen oder Verringern die Lackhaftung.

Abnahmeorgane bei abnahmepflichtigen Bauwerken finden die Beurteilung schwierig ob die Porigkeit noch akzeptabel ist oder nicht und sowohl Hersteller als auch Kunden finden es einfach handwerklich inakzeptabel.

Die grundsätzliche Lösung liegt darin, das Wasserstoffangebot so gering wie möglich zu halten. Allgemein wird ein Wasserstoffgehalt von ca. 0,2 bis 0,3 ml/100g als die Obergrenze dafür gehalten, das keine oder kaum Poren auftreten. Dieser Grenzwert wird in der Praxis häufig erheblich überschritten. Quellen des Wasserstoffs sind Grundwerkstoff, Zusatzwerkstoff, Schutzgas, Atmosphäre. Eine möglichst saubere Lagerung und Verarbeitung der Werkstoffe, Vorbehandlung der Oberflächen und Vermeidung aller sonstigen Wasserstoffquellen sind oberstes Gebot.

Löslichkeit von Wasserstoff
Löslichkeit von Wasserstoff
REM-Aufnahme einer Pore
REM-Aufnahme einer Pore