Mobile Werkstoffcharakterisierung an der Deckenkonstruktion einer Halle ©Swiss Safety Center

Mobile Werkstoffcharakterisierung an der Deckenkonstruktion einer Halle ©Swiss Safety Center

Ambulante metallographische Präparation an einer Hebevorrichtung ©Swiss Safety Center

Mobile Werkstoffcharakterisierung

Publiziert

Das mobile Labor oder die mobile Messtechnik kommt dort zum Einsatz, wo z. B. eine Probenentnahme zur Untersuchung im Labor nicht möglich ist, die Objekte fest verankert oder ein Transport mit erheblichen Kosten und Aufwand verbunden wäre. Somit können bereits vor Ort wichtige Informationen ermittelt und erste Ergebnisse den Auftraggebern mitgeteilt werden. Dies erlaubt auch die rasche Initiierung empfohlener Massnahmen. Die Ergebnisse werden in einem Untersuchungsbericht dokumentiert.

Ist eine Probenahme zur Untersuchung im Labor nicht möglich, da die Objekte fest verankert sind oder ein Transport sehr aufwendig wäre, kommt das Labor zum Objekt vor Ort. Die Swiss Safety Center AG hat sich seit Jahren auf die Methoden der mobilen Messtechnik spezialisiert und verfügt in der Schweiz sowie im angrenzenden europäischen Raum über eine einzigartige Expertise in diesem Bereich.

Mit speziell entwickeltem Know-how und eigens dafür optimierter, mobiler Ausrüstung sind die Werkstoffexperten des Swiss Safety Center in der Lage,
zeitnah und zerstörungsfrei, verschiedenste werkstofftechnische Fragestellungen zu beantworten. So können Beurteilungen von zeit- und/oder temperaturabhängigen Werkstoffdegradierungen durchgeführtwerden.
Beispiele dafür sind unter anderem:
❱ Alterungsversprödung bei Thomasstählen
❱ Vergröberung der Mikrostrukturen und Kriechen bei Werkstoffanwendungen mit erhöhten Einsatztemperaturen,Korrosion und Verschleiss
❱ Ermittlung der Werkstoffeigenschaften (Festigkeit, genaue chemische Zusammensetzung etc.) von Bauteilen an Konstruktionen ohne Dokumentation, z. B. im Rahmen von Infrastruktursanierungen von historischen Gebäuden, Brücken etc.
❱ Abschätzung der Restlebensdauer
❱ Beurteilung der Schweissbarkeit

Praxisbeispiel – Hochspannungsmasten
Gerade die Zustandsbeurteilungen von Hochspannungsmasten sind seit dem Unglück im Münsterland im November 2005, bei dem das Sturmtief «Thorsten» 82 Freileitungsmasten des 110-kV-Netzes umgeknickt hat, ein grosses Thema auch in der Schweiz. Die hiesigen Stromleitungen sind zum Teil bis zu 100 Jahre alt, und viele davon sind aus Thomasstählen gebaut. Thomasstähle wurden bis in die 1960er-Jahre im grossen Umfang eingesetzt, vereinzelt wurden sie sogar bis in die 1980er-Jahre hergestellt. Diese Stähle sind bedingt durch ihr Herstellungsverfahren im Besonderen von der Thematik der Alterungsversprödung betroffen. Die Gründe hierfür liegen bei submikroskopischen Ausscheidungen, welche sich über die Jahre im Gefüge ausscheiden und die Zähigkeit des Stahls drastisch herabsetzen. Mit den entsprechenden Messgeräten kann direkt vor Ort verifiziert  werden, ob die gemessenen Komponenten von diesem Versprödungsmechanismus betroffen sind oder nicht.

Praxisbeispiel – Brücken und kritische Infrastrukturbauten
Bei Brücken und Infrastrukturbauten aus Stahl, welche aus der Übergangszeit des 19. bis in die Mitte des 20. Jahrhundert stammen, stellt sich oft die Frage, ob sie den Anforderungen an die heutigen Belastungen durch Verkehr und Umweltbedingungen noch gewachsen sind. Mittels mobiler Untersuchungsmethoden können so Kenntnisse über die verwendeten Stähle gewonnen werden. Dies ist insbesondere wichtig, da z. B.  uddelstähle  als nicht schweissbar und Thomasstähle als nur bedingt schweissbar gelten. Aus den Ergebnissen der mobilen Analysen lassen sich so mögliche  Verstärkungsmassnahmen (wie Nieten oder Schweissen) ableiten. Bei Bauten aus Thomasstahl ist auch eine mögliche Alterungsversprödung ein Thema, da im Winter Minustemperaturen herrschen, bei welchen versprödete Stähle als besonders anfällig gelten. Auch Korrosionsfortschritt und der Korrosionsschutz bzw. die verwendeten Anstriche oder Beschichtungen sind immer wieder ein Thema. Insbesondere die Verwendung von giftigen und/oder umweltschädlichen Inhaltsstoffen derselben sind dabei im Fokus. Mittels der Röntgenfluoreszenz-Methode (XRF) sowie Analysen im Labor  können gefährliche Inhaltsstoffe detektiert werden damit adäquate Sanierungsmassnahmen getroffen werden können.

Praxisbeispiel – Gebäude
Bei Gebäuden, welche z. B. unter Denkmalschutz stehen, aber trotzdem durch Sanierungen dem Stand der heutigen Anforderungen gerecht gemacht  werden sollen, steht oftmals die Frage im Raum, welche Stähle verbaut worden sind und zu welcher Festigkeitsklasse sie gehören. Gleichzeitig kann geklärt werden, ob und, wenn ja, wie solche Konstruktionen geschweisst oder verstärkt werden können. Mittels mobiler chemischer Analyse,  ambulanter metallografischer Untersuchungen und Härtemessungen können solche Fragestellungen beantwortet werden. Eine weitere, aktuelle Thematik sind Photovoltaikanlagen, welche immer mehr auf Dächern von bestehenden Gebäuden geplant werden. Um abschätzen zu können, ob  eine Dachkonstruktion die Zusatzlast einer solchen Anlage tragen kann, müssen die Stähle und deren Festigkeitseinteilung bekannt sein. So können  Stähle z. B. aus S235 an ihre Grenzen gelangen, wohingegen Stähle des Typs S355 noch Reserven besitzen. Mittels mobiler chemischer Analytik und Härtemessungen können Stähle in die entsprechenden Festigkeitsklassen eingeteilt werden.

Industrieanwendungen
Bei Bauteilen, die zu gross sind, um sie im Labor untersuchen zu können, oder die möglichst zerstörungsfrei untersucht werden sollen, kommt ebenfalls das mobile Labor zum Zug. Mittels ambulanter Untersuchungs- und Messmethoden kann so die Materialzusammensetzung überprüft  und/oder die Gefügestruktur bzw. Ausbildung bestimmt werden. Mögliche Gefügedegradierungen, z. B. durch hohe Temperaturen, Korrosion, Verformungen etc., können so mittels metallografischer Untersuchungen direkt am Bauteil an den kritischen Stellen durchgeführt werden.

Verwechslungsprüfungen
Eine Verwechslung von Stählen in Lagern oder auf Baustellen kann folgenschwere Konsequenzen nach sich ziehen. Sei das bei  korrosionsbeständigen Stählen, welche je nach Einsatzort sicherheitsrelevant sind (Kraftwerke, chemische Industrie), oder auf Baustellen, wo Baustähle ohne Beschriftung oder Kennzeichnung nicht von hochfesten Spannstählen unterschieden werden können.
Um Verwechslungen zu erkennen und/oder zu verhindern, kann das mobile Röntgenfluoreszenzspektrometer (XRF) oder das Funkenemissionsspektrometer (OES) eingesetzt werden. Mit beiden Verfahren lässt sich die chemische Zusammensetzung der Materialien bestimmen.

Fazit
Die mobile Werkstoffcharakterisierung an Konstruktionen vor Ort bringt viele Vorteile und Möglichkeiten, die sonst nur mit grossem zeitlichem, materiellem und finanziellem Aufwand möglich wären. Mit den ausgewählten Beispielen wurde versucht, an verschiedenen Objekten häufige Fragestellungen, wie z. B. die Alterungsversprödung von Stahlkonstruktionen, Schweissbarkeit, Festigkeitsabschätzungen, Gefügecharakterisierungen und die Werkstoffanalyse bzw. Zuordnung von «unbekannten» metallischen Werkstoffen, aufzuzeigen und zu erklären. Alle Methoden haben gemeinsam, dass auch bei einfach erscheinenden Untersuchungen langjährige Erfahrung und Spezialwissen erforderlich sind, um die Messergebnisse richtig zu deuten und zu interpretieren. Abschliessend sollen auch die mobilen Möglichkeiten der zerstörungsfreien Prüfung nicht unerwähnt bleiben. Diese haben zum Ziel, Volumenfehler im Bauteil oder Oberflächenfehler zu erfassen. Ausgesuchte moderne Methoden bieten hier  den entscheidenden Vorteil, dass diese teils auch ohne vorherige Entfernung von Beschichtungen durchgeführt werden können. Derartige  Untersuchungen können, magnetinduktiv, mit Ultraschall, Wirbelstrom oder Farbeindringverfahren und ebenfalls mobil, durchgeführt werden und ergänzen die vorgängig beschriebenen Möglichkeiten der mobilen Untersuchungen vor Ort.

EVENTS

Hannover Messe

Transfoming Industry Togheter

Datum: 31. März-04. April 2025

Ort: Hannover (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 06.-08. Mai 2025

Ort: Nürnberg (D)

LABVOLUTION

Europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows

Datum: 20.-22. Mai 2025

Ort: Hannover (D)

EPHJ-EPMT-SMT

Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 03.-06. Juni 2025

Ort: Genf (CH)

CosmeticBusiness

Entdecken Sie innovative Verpackungslösungen für eine nachhaltige Zukunft der Kosmetikindustrie

Datum: 04.-05. Juni 2025

Ort: München (D)

The Pharma Days

Die Pharma Days (TPD) sind eine Veranstaltung unter Ausschluss der Öffentlichkeit, die Zusammenarbeit, Innovation und Geschäftswachstum vorantreiben soll.

Datum: 04.-05. Juni 2025

Ort: Genf (CH)

Automatica

Die Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 24.-27. Juni 2025

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse und Kongressfür Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 24.-27. Juni 2025

Ort: München (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 02.-04. September 2025

Ort: Bern (CH)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 16.-18. September 2025

Ort: Basel (CH)

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 23.-26. September 2025

Ort: Berlin (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 23.-25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 23.-25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 17.-20. September 2025

Ort: Düsseldorf (D)

IN.STAND

Die Messe für Instandhaltung und Services

Datum: 21.-22. Oktober 2025

Ort: Stuttgart (D)

CPHI

Eine globale Gemeinschaft zur Förderung der menschlichen Gesundheit.

Datum: 28.-30. Oktober 2025

Ort: Frankfurt (D)

A + A

Messe und Kongress für Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit

Datum: 04.-07. November 2025

Ort: Düsseldorf (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement.

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Die Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Swissbau

Führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft

Datum: 20.-23. Januar 2026

Ort: Basel (CH)

Empack Schweiz

The Future of Packaging Technology

Datum: 28.-29. Januar 2026

Ort: Bern (CH)

aqua pro

B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des globalen Wasserkreislaufs

Datum: 04.-06. Februar 2026

Ort: Bulle (CH)

analytica

Weltleitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 24.-27. März 2026

Ort: München (D)

Techtextil

Internationale Leitmesse für technische Textilien und Vliesstoffe

Datum: 21.-24. April 2026

Ort: Frankfurt am Main (D)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 21.-24. April 2026

Ort: Moutier (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 04.-08. Mai 2026

Ort: München (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 07.-13. Mai 2026

Ort: Düsseldorf (D)

ArbeitsSicherheit Schweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 20.-21. Mai 2026

Ort: Zürich (CH)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 26.-27. August 2026

Ort: Zürich (CH)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 23.-24. September 2026

Ort: Lausanne (CH)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 23.-24. September 2026

Ort: Frankfurt am Main (D)

VISION

Weltleitmesse für Bildverarbeitung

Datum: 06.-08. Oktober 2026

Ort: Stuttgart (D)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 10.-13. November 2026

Ort: München (D)

ALL4PACK EMBALLAGE

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 23.-26. November 2026

Ort: Paris (F)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 01.-03. Dezember 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 14.-18. Juni 2027

Ort: Frankfurt am Main (D)

drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 09.-17. Mai 2028

Ort: Düsseldorf (D)

Bezugsquellenverzeichnis