HIC-beständige Stähle kommen zum Einsatz, wenn Kohlenstoffstahl in der sauren oder feuchten H₂S-Umgebung elektrochemischer Korrosionsreaktionen Schwefelwasserstoff (H₂S) ausgesetzt ist.

HIC (Hydrogen Induced Cracking, wasserstoffinduzierte Rissbildung) tritt häufig in feuchten H₂S-Umgebungen auf, die oft als „sauerer Betrieb“ bezeichnet werden.

Hydrogen-Induced Cracking (HIC) ist eine Art von innerer Beschädigung, die auftritt, wenn atomarer Wasserstoff in den Stahl diffundiert, insbesondere in „sour“ Umgebungen (bei Vorhandensein von H₂S). Im Laufe der Zeit verbindet sich der Wasserstoff zu Gasblasen, was zu Blasenbildung und Rissen im Material führt. Dies kann zu katastrophalen Ausfällen führen, wenn es nicht frühzeitig erkannt wird.

Daher werden auf dem Markt HIC-beständige Kohlenstoffstähle angeboten, die vor allem in der Öl- und Gasindustrie für den Einsatz in Druckbehältern aus Stahl verwendet werden, um diese vor wasserstoffinduzierten Rissen zu schützen und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Die durch wasserstoffinduzierte Rissbildung verursachten Schäden nehmen mit steigendem Schwefelwasserstoffgehalt zu.

Bedingungen für die Befreiung von der HIC-Prüfung bei Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl

Um die erforderliche HIC-Beständigkeit zu gewährleisten, durchlaufen Werkstoffe für den Einsatz in sauren Medien einen besonders strengen Produktionsprozess und durchlaufen folgende Produktionsschritte:

• Entschwefelung von Roheisen zur Erzielung sehr niedriger Schwefelgehalte
• Warmwalzen
• Vakuumentgasung
• Spannungsarmglühen nach der obligatorischen Normalisierungswärmebehandlung (N+T)
  Hinweis:
  Die zusätzliche Wärmebehandlung nach dem Normalisieren kann auch vom Kunden nach dem Schweißen durchgeführt werden (PWHT).

Die Spezifikationen NACE MR0175 / ISO 15156-2 enthalten Anforderungen an HIC-beständige Kohlenstoffstähle:

Ni ≤ 1 %, S ≤ 0,010 % (nahtlose Erzeugnisse), S ≤ 0,003 % (flachgewalzte Erzeugnisse), P ≤ 0,010 % und eine Härte von HRC_max. = 22 (237 HB).
Die Streckgrenze des Werkstoffs liegt unter 355 MPa und die Zugfestigkeit unter 630 MPa.
Der begrenzte Nickel-, Phosphor- und Schwefelgehalt der HIC-beständigen Stähle gewährleistet eine gute Schweißbarkeit.

Prüfung zum Nachweis der HIC-Beständigkeit (HIC-Test)

Ein standardmäßiger HIC-Test ist in einem zertifizierten Labor und gemäß NACE TM0284 „Bewertung der Beständigkeit von Rohren und Druckbehältern aus Stahl gegen wasserstoffinduzierte Rissbildung“ durchzuführen. Je nach Blechdicke besteht die Prüfprobe aus drei oder mehr Probekörpern, die 96 Stunden lang der Prüflösung A ausgesetzt werden.

Zu diesem Zweck stehen zwei verschiedene Testlösungen gemäß NACE TM0284 zur Verfügung:

Lösung A (5 % Natriumchlorid mit 0,5 % Essigsäure) mit einem pH-Wert = 3 und

Lösung B (künstliches Meerwasser) mit einem pH-Wert = 5.

Sofern nicht anders angegeben, wird pro Schmelze ein HIC-Test durchgeführt. Die Prüfung ist bei Raumtemperatur [25 °C ± 3 °C] durchzuführen.

Nach dem Eintauchen werden die Proben in drei Stücke geschnitten, um eine metallografische Rissbewertung durchzuführen. Die Rissabmessungen werden ins Verhältnis zu den Probenabmessungen gesetzt und durch die Werte CLR (Risslängenverhältnis), CTR (Rissdickenverhältnis) und CSR (Rissempfindlichkeitsverhältnis) ausgedrückt.

Die Annahmekriterien CLR, CTR und CSR können entweder für jeden einzelnen Querschnitt, als arithmetischer Mittelwert eines Probekörpers oder als arithmetischer Mittelwert pro Probe (alle Probekörper) bestimmt werden.

Der Auftraggeber legt die anzuwendenden Annahmekriterien fest.

Annahmekriterien (HIC test) gemäß NACE MR175/ISO 15156-2 Table B.3

Lösung	CLR [%] (Risslängenverhältnis)	CTR [%] (Rissdickenverhältnis)	CSR [%] (Rissempfindlichkeitsverhältnis)
A	≤ 15	≤ 5,0	≤ 2,0

Weiterführende Informationen

Unlegierte C-Stähle mit 275 < ReH ≤ 360 N/mm2 – ISO 15608 Gruppe 1.2