Wasserstoff ist ein wichtiger Energieträger für den Übergang zu einer nachhaltigen Zukunft, weshalb die Sicherheit von Werkstoffen in der Wasserstoffinfrastruktur von entscheidender Bedeutung ist. Stahlbauteile müssen wasserstoffreichen Umgebungen standhalten, in denen Wasserstoffversprödung ein Risiko darstellt. Dies erfordert fortschrittliche experimentelle Methoden zur Bewertung des komplexen Zusammenspiels zwischen mechanischer Belastung und wasserstoffinduzierter Rissbildung. Dieser Vortrag zeigt Möglichkeiten der mechanischer Prüfungen - insbesondere Zug- und Ermüdungsversuche - für die Bewertung von Stahl unter dem Einfluss von Wasserstoff. Die Versuche wurden konzipiert, um die Zuverlässigkeit des Prüfaufbaus und der Prüfmethodik zu validieren.

Ex-situ-Zugversuche an einem martensitischen PH13-8Mo Maraging-Stahl und einem austenitischen AISI 303-Stahl, bestätigten eine erhebliche Verringerung der Duktilität nach elektrochemischer Wasserstoffbeladung. Die Versuche wurden durch rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen der Bruchflächen ergänzt. Die durchgeführten Ermüdungsversuche mit einer in-situ-Wasserstoffbeladungszelle verdeutlichten die Auswirkungen von Wasserstoff bei zyklischer Belastung. Bei dem untersuchten weich-martensitischen Stahl (X3CrNiMo13-4) versagten die mit Wasserstoff vorbeladenen Proben unmittelbar, was auf ein direktes wasserstoffinduziertes Versagen hinweist, während die in-situ beladenen Proben eine reduzierte Ermüdungslebensdauer aufwiesen. Die Bruchflächenanalyse zeigte sowohl typische Ermüdungsmerkmale als auch ausgeprägte Wasserstoffversprödung, wie interkristalline Sprödbruchflächen.

Die eingesetzten mechanischen Prüfmethoden ermöglichen eine gezielte Untersuchung wasserstoffinduzierter Schädigungsmechanismen. Durch die Kombination mit mikroskopischen Bruchflächenanalysen lassen sich sowohl der Einfluss von Wasserstoff auf das Versagensverhalten als auch charakteristische Rissbildungsprozesse erfassen. Die gewonnenen Erkenntnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Werkstoffbewertung und stellen sicher, dass die in Wasserstoffanwendungen verwendeten Materialien den strengen Anforderungen moderner Energiesysteme gerecht werden.