Was ist Wasserstoffversprödung in Bolzen und Schrauben?

28.05.2026

Einführung

Wasserstoffversprödung (HE) ist eine der schwerwiegendsten, aber oft übersehenen Fehlerursachen bei hochfesten Bolzen, Schrauben, Muttern und anderen Verbindungselementen. Unter Zugbeanspruchung kommt es zu einem plötzlichen Sprödbruch – selbst bei Belastungen, die weit unter der Nennkapazität eines Verbindungselements liegen. Das Verständnis von HE ist für Ingenieure, Beschaffungsteams und Qualitätsmanager von entscheidender Bedeutung, die in anspruchsvollen Anwendungen auf Verbindungselemente mit Gewinde angewiesen sind.

Was ist Wasserstoffversprödung?

Wasserstoffversprödung tritt auf, wenn atomarer Wasserstoff in das Metallgitter eines Bolzens oder einer Schraube eindringt. Die Wasserstoffatome diffundieren in die Korngrenzen des Stahls und verringern so die Duktilität und Bruchzähigkeit. Das Ergebnis: ein Verbindungselement, das intakt aussieht, bei anhaltender Belastung jedoch ohne Vorwarnung reißen kann.

Wichtige Fakten

Betrifft am stärksten hochfeste Stahlschrauben (Klasse 8.8, 10.9, 12.9 und höher).
Kann beim Galvanisieren, Beizen, Reinigen mit Säure oder bei Kontakt mit einer korrosiven Umgebung auftreten
Sie manifestiert sich typischerweise innerhalb von Stunden bis Tagen nach dem Zusammenbau und wird oft als verzögerte Fraktur bezeichnet
Hinterlässt KEINE sichtbaren Warnzeichen vor einem plötzlichen Ausfall

Häufige Wasserstoffquellen in Verbindungselementen

Prozess	Risikostufe	Notizen
Galvanisieren (Zink, Nickel)	Hoch	An der Kathodenoberfläche erzeugter Wasserstoff
Säurebeizen / Entzundern	Hoch	Längere Säureeinwirkung treibt H in Stahl
Schweißen in der Nähe von Verbindungselementen	Mittel	Beim Lichtbogenschweißen wird Wasserstoff freigesetzt
Korrosive Serviceumgebung	Mittel	H2S und Feuchtigkeit beschleunigen die Absorption
Dacromet/Geomet-Beschichtung	Niedrig	Auf Wasserbasis, kein Wasserstoffanteil

Hinweis: Dacromet und ähnliche Beschichtungstechnologien auf Wasserbasis werden weithin als wasserstoffversprödungsfreie Alternativen zur herkömmlichen Galvanisierung für hochfeste Schrauben und Sechskantschrauben empfohlen.

Welche Verbindungselemente sind am stärksten gefährdet?

Hochfeste Sechskantschrauben (M8-M36, Güteklasse 10.9 / 12.9)
Strukturbolzen für Brücken, schwere Maschinen und Windtürme
Flanschschrauben und Innensechskantschrauben in drehmomentkritischen Verbindungen
Alle Gewindebefestigungen mit einer Härte >= 32 HRC

Schrauben und Bolzen geringer Festigkeit (Klasse 4,8 / 6,8) sind aufgrund ihrer höheren Duktilität im Allgemeinen weniger anfällig.

So verhindern Sie Wasserstoffversprödung

1. Wählen Sie die richtige Oberflächenbehandlung

Vermeiden Sie bei hochfesten Schrauben die Galvanisierung. Entscheiden Sie sich für:

Dacromet-Beschichtung – kein Wasserstoffrisiko, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit (480–1000+ Stunden Salzsprühnebel)
Geomet/Luxubao-Beschichtung – RoHS-konform, kein sechswertiges Chrom
Feuerverzinkung – geeignet für Konstruktionsschrauben unter Güteklasse 8.8

2. Backen nach dem Galvanisieren (Entsprödung)

Wenn eine Galvanisierung unvermeidbar ist, backen Sie die Befestigungselemente innerhalb von 4 Stunden nach der Galvanisierung 8–24 Stunden lang bei 190–220 °C, um eingeschlossenen Wasserstoff auszutreiben. Dies ist gemäß den Standards ASTM F1941 und ISO 4042 erforderlich.

3. Standards festlegen

Beachten Sie bei der Beschaffung von Bolzen und Schrauben Folgendes:

ASTM F606 – mechanische Prüfung von Verbindungselementen mit Außengewinde
ISO 15330 – HE-Prüfung für Bolzen und Schrauben
ASTM B633 / F1941 – Beschichtungsstandards mit HE-Entlastungsanforderungen

4. Kontrollieren Sie das Anzugsdrehmoment

Übermäßiges Anziehen beschleunigt die Rissbildung in HE-anfälligen Schrauben. Verwenden Sie kalibrierte Drehmomentschlüssel und befolgen Sie die Herstellerangaben.

So erkennen Sie ein Versagen durch Wasserstoffversprödung

Fraktographie: Intergranulares Bruchmuster unter REM (im Vergleich zu duktilem Grübchenbruch bei normalem Versagen)
Dauerlasttest: Gemäß ISO 15330 – 48 Stunden lang eine Prüflast von 75 % anwenden und auf Risse prüfen
Slow Strain Rate Test (SSRT): Labortest zur Quantifizierung des HE-Suszeptibilitätsindex

Zusammenfassung

Faktor	Detailliert
Am stärksten betroffen sind Verbindungselemente	Hochfeste Bolzen und Schrauben (Klasse 10.9, 12.9)
Hauptursache	Wasserstoffaufnahme während der Galvanisierung oder Säurebehandlung
Fehlertyp	Verzögerter Sprödbruch bei anhaltender Zugbelastung
Beste Prävention	Dacromet-/Geomet-Beschichtung oder Backrelief nach der Galvanisierung
Schlüsselstandards	ISO 15330, ASTM F1941, ASTM F606

Wasserstoffversprödung ist eine vermeidbare Fehlerursache. Die Festlegung der richtigen Oberflächenbehandlung – insbesondere Dacromet-beschichtete Bolzen und Luxubao-beschichtete Schrauben – ist die einfachste und kostengünstigste Möglichkeit, das HE-Risiko in kritischen Baugruppen zu eliminieren.