Sprödbruchverhalten hochfester Schrauben großer Abmessungen bei tiefen Temperaturen

Hochfeste Schraubengarnituren des Systems HV werden in hochbeanspruchten Stahltragwerken als vorgespannte Verbindungen ausgeführt. Vermehrt werden diese Garnituren auch in großen Abmessungen bis M72 z. B. in Windenergieanlagen eingesetzt. Die Verbindungen werden demnach nicht nur statischen und dynamischen Lasten ausgesetzt, sondern auch tiefen Temperaturen. Bei sonst gleichen Randbedingungen gilt, dass die Sprödbruchgefährdung von Stahlbauteilen mit zunehmender Erzeugnisdicke steigt. Dies gilt prinzipiell auch für größer werdende Schraubendurchmesser. Da bislang keine systematischen Untersuchungen zur Bewertung der Sprödbruchneigung von HV-Schrauben großer Abmessungen existieren und die Werkstoffwahl zur Vermeidung von Sprödbruch von Schrauben nicht durch DIN EN 1993-1-10 abgedeckt ist, werden derzeit für größere Schraubendurchmesser höher legierte Stähle verwendet. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens “Sprödbruch von hochfesten Schrauben großer Abmessungen bei tiefen Temperaturen” wurden systematische Untersuchungen zum Tieftemperaturverhalten von HV-Schrauben der Abmessungen M24 bis M64 durchgeführt, um die Sprödbruchgefährdung dieser Bauteile zu bewerten. Der Beitrag stellt die wichtigsten Untersuchungsergebnisse und Schlussfolgerungen des Forschungsvorhabens vor.

Brittle fracture of high-strength bolts of large diameters at low temperatures.
High-strength structural bolting assemblies of the system HV are executed as preloaded bolting assemblies in highly loaded steel structures. More often these bolting assemblies are used up to M72 e. g. in wind energy towers. In addition to static and fatigue loads, these connections are exposed to low temperatures. In case of equal boundary conditions, the risk of brittle fracture increases with increasing thickness of the steel material. In principle, this relation also applies to increasing bolt diameters. Since no systematic investigations into the tendency to brittle fracture of high-strength bolts with large diameter exist and the choice of steel material to avoid brittle fracture of high-strength bolts is not covered in EN 1993-1-10, high-strength bolts of large diameters are made of higher alloyed steels. In the frame of the IGF-project “Brittle Fracture of High-Strength Bolts of Large Diameters at Low Temperatures” systematic investigations into the low temperature behaviour of high-strength bolts of the system HV were carried out for bolt diameters from M24 to M64 to assess the risk of brittle fracture for these components. This article presents the main results and conclusions achieved in the research project.