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P T f l H T . T H f H P I Q P 1 1 I
Dr. V . ß e u m e r,
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I r . O n j . 0. P e t e r , e«,fiesdiältsführer der I ■ T * * * ■ <& J | I U itellvertr. GeschiftslOhrer
Nordwestlichen Gruppe I M + de. Vereins deutscher
du Vereins deutscher • .
■SST Z E I T S C H R I F T “““
FÜR DAS DEUTSCHE EISEIMHÜTTENWESEN.
Nr. 38. 18. Se p te m b e r 1 913. 33 . Jahrgang.
N euere Beiträge zur Frage der V erw en d u ng hochw ertiger Materialien im Brückenbau.
Von 2)r.»3ufl. F. B o h n y in Sterkrade.
[ \ ] acli dem Vorgehen Amerikas und Deutschlands
’ schickt sich nunm ehr auch O e s t e r r e i c h an, für Brücken größerer Spannw eite hochwertigere Konstruktionsm aterialien zur Anwendung zu bringen.
Den Anstoß gaben der dem nächst nötig werdende Umbau bzw. Neubau einiger B rücken über die Donau bei Wien. Eine im Juli 1911 vom Ministerium der öffentlichen A rbeiten ein
gesetzte Kommission, wel
cher anerkannte öster
reichische A u toritäten des Brückenbaues, der M ate
rialprüfung und des Eisen
hüttenwesens angehören, ist in eifriger A rbeit be
griffen, um d ie E i n f ü h r u n g h o c h w e r t i g e n B r ü c k e n m 'a te r ia 1 s a n z u s tre b e n . E in vom Bau - Oberkommissar R.
S c h a n z e r am 16. Ja n u a r d. J. in der V ersam mlung der Fachgruppe der Bau- tmd Eisenbahningenieure in Wien gehaltener Vor
trag,* dem das Folgende entnommen ist, gibt Aus
kunft über die bisher aus
geführten Versuche.
S c h a n z e r berichtet vor allem über die ersten Versuche m it hochw ertigen M aterialien auf den Eisenwerken von W i t k o w i t z und K a p f e n b e r g , wo er als A bnahm e-Ingenieur tä tig war. Bekanntlich liegt der Vorteil der Verwendung von K onstruktions
stahl in der wesentlichen Verminderung der Eisen
querschnitte und dam it des Eisengewichtes, was wiederum eine Erm äßigung der Eigenstabkräfte bervorruft. Zum Vergleich h a t Schanzer das Schau
bild Abb. 1 aufgezeichnet. Die nach rechts steigenden Schrägen stellen das Eigengewicht von eingleisigen
* S. Zeitschrift des Oestorroichisehon Ingenieur, und Architekten-Vereins 1913, 28. Febr., S. 129/37.
x x x v i i i.3,
Eisenbahnbrücken — Parallelträger, F ahrbahn unten
— dar, bei wachsenden Stützw eiten von 10 bis 120 m.
Die oberste Schräge zeigt das Eigengewicht bei Aus
führung der Brücken in gewöhnlicher Flußeisen
qualität von rd. 40 kg/qm m m ittlerer Festigkeit, die m ittlere Schräge zeigt das Eigengewicht bei Ausführung solcher Brücken in hochwertigem M aterial
von rd. 50 kg/qm m Festigkeit und 4 0 % höherer Beanspruchung, die untere Sehräge das Gewicht bei Verwendung von M aterial von rd. 60 kg/qm m Festigkeit und 6 0 % höherer Inanspruchnahm e.
Quer zu den Schrägen ist die K urve der V erkehrs
lastgleichwerte gezogen, entsprechend der B elastungs
norm I der österreichischen Brückenverordnung (errechnet aus den Biegungsmomenten). Wie man sieht, überholt schon bei 60 m Stützw eite das Eigengewicht flußeiserner Brücken den Verkehrs
lastgleichwert. Bei 6 0 % höherer Beanspruchung tr itt dieser F all dagegen erst etw as nach 90 m Stützw eite ein.
198 6000
5500 -I5000
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3500% 3000
^ ¿500 2000 7500 7000 500
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70 20 30 50 60 70 S
Sfi/fztvetfe fn m 770
Abbildung 1. Vergleich der Brückengewichte bei Verwendung verschiedener Materialqualitäten (für eingleisige Eisenbahnbrücken),
a = E igengew icht bei Ausführung in Flußelscn. b = E igengew icht b ei Ausführung in hochwer
tigem Material von 50 kg/qm m m ittlerer F e stig k eit und 40 % erhöhter Beanspruchung, c = Eigen
gew icht bei Ausführung in hochwertigem Material von 00 kg/qm m m ittlerer F estig k eit und 00%
erhöhter Beanspruchung, d — Verkehrslastgleich w ert nach Belastm igsnorm I der österreichischen B rü ck en V erordnung.
1550 Stahl und Eisen. Verwendung hochwertiger Materialien im Brückenbau. 33. Jahrg. Nr. 38.
Die Verwendung hochwertiger Materialien für Brückenbäuzwecke h än g t von deren Festigkeits
eigenschaften und deren Beärbeitungsmöglichkcit in der W erkstatte ab. Die D ehnung muß möglichst nahe an den W erten bei Flußeisen bleiben, die Streckgrenze m uß sieh entsprechend der Festigkeit beben, dabei m uß das M aterial bei Form änderungen noclf genügende Zähigkeit aufweisen. Schließlich dürfen die Mehrkosten die Ersparnisse an Gewicht im fertigen Bauwerk nicht wieder illusorisch machen.
Dieses Ziel k an n auf zwei Wegen erreicht werden:
durch Legierung des Flußeisens m it anderen Metallen
— vornehm lich Nickel und Chrom — oder durch große R einheit des Einsatzes, entsprechende Ver
hältnisse der normalen Zusätze und entsprechend w eit getriebene Läuterung. W ährend die erstere Methode bisher hauptsächlich, auch in Amerika und D eutschland, angew andt wurde,* will sieh nach .Schanzer die österreichische Kommission h a u p t
sächlich, und wohl zum ersten Male, systematisch m it der zweiten Methode befassen.
D as zurzeit in Oesterreich ausselüießlich zur Verwehdung gelangende B rückenm aterial h a t fol
g e n d e Vorschriften zu erfüllen: Zugfestigkeit 36 bis i45.kg/qm m , Festigkeit m al Dehnung bei Längspro
ben m indestens 100, bei Querprobeii m indestens 90.
Streckgrenze und K ontraktion fehlen in den Be
dingungen, als vorkommende M indestzahlen können hierfür 25 kg/qm m und 5 0 % angesehen werden.
Demgegenüber haben bis je tz t die Amerikaner einen N ickelstahl m it mindestens 3% % Nickel
zusatz, rd. 60 bis 70 kg/qm m Festigkeit, mindestens 39 kg/qm m Streckgrenze und m indestens 1 6 % D ehnung auf 203 mm Meßlänge erzeugt, ferner die D eutschen einen W alzstahl — Q ualität G ute
hoff nungsliütte — m it 2 bis 2% % Nickelzusatz, 56' bis 65 kg/qm m Festigkeit, 35 kg/qm m Mindest
streckgrenze, 1 8 % Mindestdehnung auf 200 mm Länge und 40 % M indestkontraktion. Schanzer zeigt nun in zwei längeren Zusammenstellungen, daß die bisherigen österreichischen Ergebnisse nicht h in ter denjenigen anderer L änder zurücksteben.
D ie-Zahlen der ersten Zusammenstellung zeigen die Ergebnisse von Vorversuchen m it N ickelstahl, ausgeführt in W itkowitz. Aus einer Charge m it 2 ,3 6 % Nickelgehalt, 0 ,1 6 % Kohlenstoff, 1 ,05%
Mangan und 0,20 % Silizium w urden Winkel, Flacli- eisen und Bleche gewalzt. Die aus diesen Profilen ausgearbeiteten Projieatäbe zeigten- folgende m itt
leren Feptigkeitswerte: Zugfestigkeit 61,5 kg/qm m , Streckgrenze 37,9 . kg/qm m , K ontraktion 43,5 % , D ehnung auf 200 mm Länge 19,9% . Die Kaltbiege- proben waren fast alle gut. Die deutsche Vorschrift
■ bezüglich Festigkeit, Mindeststreckgrenze, Dehnung , und K ontraktion w ar also g la tt eingehalten worden.
, Die zweite Zusammenstellung enth ält die Ergeb
nisse-von Proben, welche Schanzer bereits im De
* ’S. Vortrag des Verfassers vom 4. Doz. 1910 im
■Vetein deutscher Eisenhüttenleute; veröffentl. St. u. E.
1911, 19. Jan., S. 89/97; 2. Febr., S. 184/93.
zember 1911 im K apfenberger W erk durchgefülirt h at. Aus den Zaggeln vom Kopf- und Fußende von Blöcken, welche aus fü r anderweitigen Bedarf be
stim m ten drei Chargen horgestellt worden waren — zwei M artin- und einer E lektrocharge— , ließ Schanzer Universaleisen 300 x 12 walzen und entnahm daraus Längs- und Querproben. Die eine Martincharge besaß dabei rd. 2 % Nickel, die andere sowie die E lektrocharge je rd. 3 % Nickel. Die mittleren W erte der einzelnen P roben w aren wie folgt:
Dehnung Streck- F esltg- bei Ecn- grenzef k eit i = \/gö"f tlaitic“
kg/qm m kg/qm m % %
Martincharge mit
rd. 2% N i . . . 36,7 50,2 24,0 51,2 Martinchargo mit
rd. 3 % N i . . . 37,6 54,0 24,2 50,0 Elektrochargo m it
rd. 3 % N i . . . 37,7 55,8 22,1 52,0 Also auch diese Proben zeigen nahezu ein Einhalten der deutschen Q ualitätsvorschriften.
Ln weiteren Verlauf seines Vortrages stützt sich Schanzer vor allem auf die früheren Veröffent
lichungen W a d e lls und des Verfassers, ferner auf die Versuche W e b s t e r s m it großen genieteten Augen
stäben. E r bestätigt die anderweitig gefundenen großen W erte für die Scherfestigkeit und den zu
lässigen Leibungsdruck von Nieten aus hochwertigem Stald, ferner die wesentliche Steigerung der Trag
fähigkeit vonD ruckstäben aus hochwertigemMaterial.
Ueber die chemische A k tiv itä t des neuen Brücken
m aterials gibt Schanzer nach Versuchen in Kapfen
berg an:
a) Löslichkeit von m it Nickel legierten Stühlen in Säuren (Verhältniszalilen)
Stahl m it 0,6 % O, nicht legiert . . Stahl m it 0,6 % C
und 1 % N i . .
b) Gewichtsverluste von W ürfeln von 140 g Gewicht nach 15 Stunden (Verlust in Grammen)
in H N O s [in H.SO, 1,016 4,17 0,279 0,847 2,39 Li beiden F ällen ist also die große Ueberlegenheit des Nickelstahles nachgewiesen.
Bezüglich der B earbeitungsfähigkeit des Briicken- stahles in der W erk stätte b estätig t Schanzer die bereits bekannten T atsachen: N otwendigkeit geringerer Geschwindigkeit der Arbeitsm aschinen bei größerer Abnutzung der Scbneidzeuge, schwierigere Hand- , bearbeitung, wie Meißeln, Feilen usw., schwierigeres Aufreiben der Nietlöcher, erschwertes und daher langsameres Schlagen der N iete, endlich sehr müh
sames Entfernen sehlechtgeschlagener Niete.
Bezüglich letzteren P unktes, des Ersatzes schlecht
geschlagener N iete durch neue, darf ich wohl ein
In H C l in H N O s in H
2
S0
,sp . G ew. sp . Gew. sp. Gew.
1.2 1,2 1,0
1 1 1
0 , 4 6
1
0 ,8 2Stahl m it 0,6 % 0 , nicht legiert . . Stahl m it 0,6 % C
und 1,2 % N i .
ln HCl, 1,001
18. September 1913. Verwendung hochwertiger Materialien im Brückenbau; Stahl und Eisen. 1551 Erfahrungsbeispicl anfügen. Die in Abb. 2 dar
gestellten Nickelstalilniete w urden von einer preußi
schen Betriebsinspektion aus einer Nickelstahlbrücke herausgeschlagen. N achdem der erste N iet durch glühende Eisenblöcke angew ärm t war, w aren etwa 150 Schläge m it einem zchnpfündigen Ham m er erforderlich, bis an der entgegengesetzten Seite des Nietschaftes der Kopf absprang. E s w urden dabei sechs Meißel vollständig zertrüm m ert. Beim zweiten Niet waren, nachdem er ebenfalls erst durch glühende Eisenblöeke angew ärm t w ar, 120 Schläge m it dem
selben Hamm er nötig, um schließlich den Kopf vom Schafte zu trennen. E s wurden dabei fünf Meißel vollständig zertrüm m ert.
Schanzer ist auf G rund der Tatsachen der Meinung, daß es zweckmäßiger wäre, auf die Vorteile hoch
wertiger Niete ganz zu verzichten. E r Übersicht aber dabei, daß dadurch ein w esentlicher Vorteil bei Kon
struktionen aus hochwertigem Material wieder eingebüßt würde,, indem dio Stöße, Anschlüsse und K notenpunktsausbildungen wieder ausgedehnter, nietreicher und schwerer werden. Meines Erachtens müssen eben M ittel und Wege gefunden werden — und es gibt solche — , um die Erschwernisse beim Schlagen von Nieten aus hochwertigem Material sowie beim E ntfernen solcher Niete auf ein noch an nehmbares Maß herabzusetzen.
Werden in einer Brücke aus hochwertigem M aterial die Be
anspruchungen gegenüber F lu ß eisen um 6 0 % gehoben, so er
geben sich in Preußen für Eisenbahnbrücken von 80 m und mehr Spannweite folgende Bo- anspruchungszahlcn:
für Eigonlast und Verkehrslast . . . 1,6 t/qera für Eigenlast und Verkehrslast und
Winddruok ... 1,S4 t/qcm.
Die Beanspruchung erreicht also n ur etw a die H älfte der Mindeststreckgrenzo, d. h. es ist noch in jedem Brückengliede rund zweifache Sicherheit gegen blei
bende Form änderungen vorhanden. Bei einer solchen Erhöhung der B eanspruchungen verm indert sich das Eisengewicht einer Brücke u m 'e tw a 30 bis 40% . Die E rsparnis ist natürlich um so größer, je größor die Stützw eite einer Brücke ist, weil bei grö
ßeren Brücken die V erringerung des Eigengewichtes mehr zum Ausdruck kom m t. Die D arstellung in Abb. 1 zeigt dies deutlich, und es ist aus dieser Ueberlegung auch ohne weiteres klar, daß die Verwendung von hoch
wertigem K onstruktionsm aterial die gegenwärtige Grenze der A usführbarkeit w eitgespanntor Brücken um ein bedeutendes Maß w eitergerückt h at.
Die G rö ß e 'd e r E rsparnis an Gestehungskosten bei Ausführung einer Brücke aus hochwertigem
M aterial h ä n g t im allgemeinen von verschiedenen F aktoren ab, doch läß t sich dafür schon eine all
gemeine angenäherte Ableitung geben. Schanzer stellt zu diesem Zweck zuerst eine Formel für die Kosten einer Flußeisenbri'icko auf, in welcher der Materialpreis, dio W erkstattkosten m it Kegie, die Montagekosten m it Regie, die Transportkosten, endlich die Kosten für G erüste und Anstriche zum Ausdruck kommen. M acht m an mm gewisse Zu
schläge für Erschwernisse in der W e rk statt und auf der Montage bei Verwendung hochwertigen M aterials und setzt für letzteres ebenfalls einen bestim m ten Aufpreis, so ergibt sich im Vergleich m it der ersten Form el und unter der Annahme einer gewissen Gewichtsersparnis schließlich eine Gleichung, aus der die E rsparnis an Gestehungskosten in Prozenten herausgerechnet werden kann. Schanzer fand nach dieser Gleichung bei A nnahm e von 4 0 % Gewichts
ersparnis und einem Aufpreis von 140 Kronen (rd. 119 M) f. d. t fü r Nickelstahl von 00 kg F estig
keit eine Ersparnis an Gestehungskosten von 1 0 % für eine eingleisige Brücke von 40 m Spannweite.
Zu ähnlichen Ergebnissen ist m an bis je tz t bei uns in Preußen gekommen. Je nach den Kosten der normalen Flußeisenkonstruktion und dem Aufpreis für das hochwertige M aterial ergeben sich Ersparnisse.
von 10 bis 2 0 % .
Zum Schluß berichtet Schanzer in seinem Vortrag1 über neuere Brückenausführungen in hochwertigem Material, woraus ersichtlich ist, daß nam entlich in D eutschland dieses M aterial sich langsam einzu
bürgern beginnt. Besonders vielo Vorschläge brachte der im Jahre 1911 veranstaltete öffentliche W e tt
bewerb um den, B au einer zweiten festen S traßen
brücke über den Rhein bei Köln. Die Abb. 3 und 4 zeigen die augenfälligen Verbesserungen in der Erscheinung der Brücke bei Verwendung hoch
wertigen Materials. Sie zeigen einen A usschnitt
N ach d em d e r N ie t du rch glühende E isen- blöckc ange w ä rm t w ar, w aren etw a 150 Schläge m i t einem 10 pftlndigem H am m e r erfo rd erlich , w obei G M eißel vo llstän d ig z e rtrü m m e rt w urden. E rg e b n is: N ietk o p f a n d e r en tgegengesetzten S eite sp ra n g a b .
Abbildung
N ach d em d e r N ie t d u rc h gllihende E isenblöcke an g e w ärm t w orden w ar, w aren e tw a 120 Schläge m i t einem 10 pfündlgen H a m m e r erfo rd erlich , wo
bei 5 M eißel v o llstän d ig z e rtrü m m e rt w urden.
2. Nickelstahlniete.
Eisenbahnüberführung Oberhausen— Dorsten in km 1,7C8.
1552 Stahl und Eisen. Verwendung hochwertiger Materialien im Brückenbau. 33. Jahrg. Nr. 38.
Abbildung 3. Abbildung 4.
Ausführung der Hauptträger in normalem Flußeisen. Ausführung der Hauptträger in Nickelstahl.
Abbildung 3 und -f. Z w eite teste Straßenbrücke Uber den Itlieln (E rsatz Schiffbrücke).
aus dem Versteifungsträger m it Kabel des preis- Wendung hochwertiger M aterialien im Brücken' gekrönten H ängebrückenentw urfes „F reiheit“ der bau kam auch vor einigen Wochen aus Am erika.
G utehoffnungshütte, Abb. 3 bei Ausführung des In einem kurzen Aufsatz im „Engineering Record;‘
10,7 m.
^ r c T H W B T ^ K ^ T S T W E T B r r K ^ r f T H M tZ T P ro.
13,877t
Z 0 % S 7 7 t-
---ZOV.Srn--- >+< 203,3 771------
Abbildung 5. Neue Mississippi - Brücke in St. Louis, Munizipal - Brücke.
Trägers in Flußeisen, Abb. 4 bei A usführung des berichtet Zivilingenieur H. W. H o d g e in New York Trägers in Nickelstahl. über die Versuche m it zw e i g r o ß e n zusam m en- Auf die endgültigen Ergebnisse der östcrreiclii- g e s e t z t e n N i e k e l s t a h l s t ä b e n .* Die beiden sehen Studienkommission kann m an m it Recht ge- * Vgl. Engineering Record 1913, 1. Mürz, S. 234/5.
spannt sein. Von ihnen wird
die behördliche Zulassung von o 1'1 ^ /
h o c W
B eitrag zur 1’ rage der A er- Abbildung 0. Munizipal - Brücke in St. Louis.
18. September 1913. Verwendung hochwertiger Materialien im Brückenbau. Stahl und Eisen. 1553 Stäbe waren getreue N achbildungen im Maßstab
1 :2 des ersten und m ittelsten O bergurtstabes der neuen Straßen- und E isenbahnbrücke über den
Mississippi in St. Louis (siehe Abb. 5). D er Quer
schnitt der Stäbe betrug also genau den vierten Teil des Originalquersehnittes. Die Brücke selbst ist in ihren Hauptöffnungen, welche m it 206,3 m die zurzeit größten frei aufliegenden Fachw erkträger sind,* nahezu fertig (siehe Abb. 6). Als E rbauer werden die H erren B o i l e r , I i o d g e und B a i r d in New York genannt.
Dio Druckversuche m it den beiden Modellstäben wurden kürzlich im B ureau of Standards des P itts burger Laboratorium s ausgeführt u nter Benutzung der neuen senkrechten Versuchsmaschine von rd.
4500 t D ruckkraft. D as M aterial, aus welchem die Stäbe hergestellt w aren, w ar N ickelstahl m it m in
destens 3 7 i% Nickelzusatz, einer Druckfestigkeit von 60 bis 70 lcg/qmm und einer M indeststreck
grenze von 35 kg/qm m . Versuche von Material aus einzelnen Teilen der S täbe ergaben für letzteren Wert im M ittel 39,0 kg/qm m . Aus gewöhnlichem Flußeisen bestanden nu r die Verstärkungsblcchc an den Enden der Stäbe, dio G itterstäbe sowie die Querrähmchen. E ntsprechend bestanden auch die Niete des Stabschaftes aus Nickelstahl, diejenigen der Vergitterungen usw. aus Flußoisen. Im besonderen ist zu den beiden Versuchen folgendes zu bem erken:
1. E n d o b e r g u r t s t a b U 2 — U 3 der Brücke.
Die Einzelheiten gehen aus Abb. 7 näher hervor.
Wie man sieht, bestand der ganze S tab aus drei Stegen, die in der M itte eine durchgehende Blech
verbindung besaßen, w ährend die oberen und unteren Flansche je durch eine kräftige U -Eisen-Vcrgittc- rung verbunden waren. An den Enden sind kräftige Verstärkungen vorgesehen, einerseits für die E in-
* In Deutschland hat dio Rhcinbrücko unterhalb Ruhrort oinc Mittolspanmvoito von 180 m.
** S. dos Verfassers Bericht, St. u. E. 1911, 10. Aug., S. 1287/93.
Spannung m ittels eines Bolzens, anderseits für eine flache Auflagerung in der Maschine. Dazwischen sind einige g u t eingespannte Querrähmchen vor
handen. D er N utzquer
schnitt des Stabes betrug 573 qcm, die Länge 4,79 m, das Schlankheitsverhältnis
= 25. Der S tab gab dauernd nach bei 43,6 kg/qm m m ittlerer Druck- bcanspruchung.
2. M i t t e l s t e r O b e r - g u r t s t a b U 8 — U 9 .
Die Einzelheiten dieses Stabes w aren ähnlich den
jenigen des ersten Stabes.
Der N utzquerschnitt be
trug 712 qcm, die Länge 7,32 m, das Schlankheits
verhältnis — = 37,4. Beide S tabenden w aren eben r
abgeschnitten. D er S tab gab dauernd nach bei 42,5 kg/qm m m ittlerer Druckbeanspruchung.
Abbildung 8.
Druckstäbc der .Munizipal-Brücke beim Druckversuch.
Vergleicht m an die neuen Ergebnisse m it den
jenigen, welche im Sommer 1910 in Phoenixville bei Versuchen an Nickelstahlmodellstäben für die neue Quebecbrücke gefunden wurden,** so ergibt sich ein wesentlicher F o rtsch ritt in der Ausnutzung des A ufs/cM
Abbildung 7. Munizipal-Brücke, St. Louis. Erster Obergurtstab der Hauptträgor.
1554 Stalli und Eisen. Dreißig Kessdbleche m it Rißbildung. 33. Jahrg. Nr. 38.
Materials. W ährend bei letzteren Versuchen die Stäbe noch mancherlei konstruktive Schwächen, wie schlaffe Vergitterungsdiagonalen, ungenügende Längsver
bindungen der relativ dünnen und hohen Stege, schlecht ausgeführte Querrähmchen besaßen und deshalb schon bei einer Druckbeanspruchung von 90 % der Streckgrenze des M aterials nachgaben, haben die vorliegenden Stäbe der St.-Louis-Brücke s ic h b is ü b e r d a s M i t t e l d e r M a t e r i a l s t r e c k g r e n z e g e h a l t e n . Kein Vergitterungsstab oder sonstiges Verbindungsglied, welches in den Stäben die drei Stegrippen zusam m enzuhalten bestim m t war, versagte beim Versuch, infolgedessen stauchten sich die durchlaufenden Stegclomente gleichzeitig an verschiedenen Stellen (siehe Abb. 8). Die Stäbe
gaben a ls G a n z e s nach wie ein massives gestauchtes Prism a. Es ist dies ein neuer Beweis dafür, daß es möglich ist, durch s a c h g e m ä ß e K o n s tr u k tio n auch mehrgliedrige D ruckstäbe — immer ein Schlank
heitsverhältnis, das nicht u n te r die Eulerformel fällt, vorausgesetzt — so zu gestalten, daß sie nur a u f r e i n e n D r u c k arbeiten. E s entfällt damit auch die Notwendigkeit, irgendwelche empirische Formeln bei der Bemessung solcher Stäbe zu verwenden, eine E rkenntnis, welche meines E rachtens nicht hoch genug angeschlagen werden kann. Jedenfalls können die entwerfenden Ingenieure beruhigt sein, daß kein D ruckstab der Munizipalbrücke in St. Louis, der nach den gew ählten G rundsätzen konstruiert ist, je eine Schwäche im Betriebe zeigen werde.
D reißig K esselbleche mit Rißbildung.*
Von Professor R. B a u m a n n in S tu ttg art.
(.Mitteilung ans der Matorialprüfungsanstalt der K . Technischen Hochsehulo Stuttgart.) (Hierzu Tafeln 29, 30 und 31.)
I
m folgenden soll kurz über einen Teil der in letzter Zeit in der M aterialprüfungsanstalt S tu ttg a rt m it „Unfallblechon“ , d. i. Blechen, die im Betrieb oder schon bei der Herstellung des Kessels zur Beanstandung geführt haben, vorgenommenen Versuche berichtot werden.Die jeweils m itgeteilten Angaben über die Vor
geschichte der cingclieferten Blcchstiicke usw. sind den bei der Einlieferung an die M aterialprüfungs
an stalt S tu ttg a rt gem achten M itteilungen en t
nommen.
1. Flam m rohrstück aus Böhmen (Dicke rd. 17 mm).
D as eingelieferte Stück enthielt eine Blase, die im Betrieb entstanden soin soll und einen Querriß auf
wies. D as Blech w ar unganz (vgl. Abb. 1 auf Tafel 29) und zeigte auch sonst Mängel, z. B. die Unterschiede im Gefüge nach Abb. 2. Letztere läß t darauf schließen,
* A uszugausdergloichnam igenArboit,dieinH eft 135/6 der vom Verein deutscher lngenieuro horausgegebenen Mitteilungen über Forschungsarbeiten erschienen ist, und auf die in bezug auf weitere Einzelheiten verwiesen werden muß. Ueber friilioro, in der Materialprüfungs
anstalt Stuttgart durchgeführte Untersuchungen von Kesselblechen m it Rißbildung, vgl. Z. d. V. d. I. 1902, 18. Jan., S. 73/80; 1904, 27 Aug., S. 1300/08; 1906, G. Jan., S. 1/13; 1907, 23. März, S. 465/8; 11. Mai, S. 747/51;
14. Dez., S. 1982/9; 1910, 22. Okt., S. 1809/13; 1911, 5. Aug., S. 1296/7; 1912, 2. März, S. 360/1. Z. d. Bayer.
R ev.-V. 1905, 15. Jan., S. 1/4; 1911, 15. Febr., S. 24;
28. Febr., S. 42; 15. Mai, S. 85/7; 3 1 .Mai, S. 98/100. Proto
koll derDelegierten- und Ingenieur-Versammlung des Inter
nationalen Verbandes der Dampfkessel-Ueberwachungs- vereino 1904, S. 55 ff; 1908, S. 20 ff.; 1909, S. 122 ff.;
1911, S. 28 ff., S. 31 ff.; 1912, S. 47 ff. Mitteilungen über Forschungsarbeiten auf dem Gebiete des Ingenieurwesens, hrsg. vom Vorein deutscher Ingenioure, H eft 33, S. 43 f f .;
lie f t 70; H eft 83/4.
daß die Z u g f e s t i g k e i t des Bleches w e n ig e r als 4100 kg/qcm beträgt.
Die im Betrieb eingetretene Biß- und Blasen
bildung ist hiernach die Folge der V erw en d u n g v o n f e h l e r h a f t e m B l e c h m a t e r i a l .
2. Zwei Blechstücke aus Oberschlesien (Dicke rd. 19 mm).
Die beiden eingelieferten Tafeln stammen nach den vorliegenden Angaben vom vierten und siebenten (letzten) Mantelschuß eines 1899 für 8 a t Ueber- druck gebauten Zweiflammrohrkessels von 100 qm Heizfläche. Alle 8 bis 14 Tage wurde der Kessel zum E ntfernen des Schlammes ab'gelassen. Es besteht die V erm utung, daß hierbei der Wasser
spiegel zu tief gesunken und dann m it wenig vor
gewärmtem W asser nachgespeist worden ist. Die Bisse befanden sich auf der Mantelsohle. Die von dem H üttenw erk, das die Bleche geliefert hat, vor
genommene chemische U ntersuchung ergab für die beiden Tafeln: Kohlenstoff 0,105 und 0,105, Phosphor 0,029 und 0,029, Mangan 0,39 und 0,38, Schwefel 0,04 und 0,036 % .
Bei der P rüfung in der Materialprüfungsanstalt S tu ttg a rt fanden sich folgende W erte: Zugfestigkeit ausgeglühter Streifen im D urchschnitt senkrecht Kcsselachse 3231. und 3376 kg/qcm , parallel Kessel
achse 3276 un d 3335 kg/qcm , bei Bruchdehnungen von 31,3; 31,5; 33,9; 3 0 ,7 % (durchschnittlich).
Die Schmiede- und Lochproben wurden bestanden.
Bei der I L a r t b i e g e p r o b e ist einer der dreizehn geprüften Streifen gebrochen, wie Abb. 3 zeigt. Bei zwei weiteren Streifen sind Anrisse an der Innen
seite der Biegestelle eingetreten; diese gelten nach den M aterialvorschriften als nicht gebrochen. Bei der Kerbschlagprobe, wo nichts anderes bemerkt,
18.'September 1913. D reißig Kessdblechc mit Mißbildung. Stahl und Eisen. 1555 sind Stäbe von 30 m m Höhe und einer Dicke gleich
der Blechstärke verw endet worden. Als Kerbe diente ein nach dem Bande hin aufgebohrtes Loch von 4 mm, Höhe* des verbleibenden Querschnittes 15 nun, Auflagerentfernung 120 m m ; zum Bruch wurden verbraucht 8,2 bis] 18,2 m kg/qcm , d. s.
zum Teil bedeutende W erte. Die metallogra- phische U ntersuchung zeigte, daß das Material stellenweise wesentlich weniger Kohlenstoff enthält, als der oben m itgeteilten Analyse entspricht, und daß gröbere sowie feinere Schlackenteile an einzelnen Stellen in größerer Menge vorhanden sind. Abb. 4 läßt beides erkennen. Die dunklen Einschlüsse in Abb. 4 sind fast alle Schlackenteile; dunkle
„Perlitinseln“ , die vom Kohlenstoffgehalt her- rühren würden, fehlen. Zum Vergleich ist die von demselben M aterial herrührende Abb. 5 beigefügt, die solche Perlitinseln neben den langgestreckten Schlackcnteilen enthält. Beide Tafeln enthalten Hiebe, wie sie beim unvorsichtigen Abklopfen des Kesselsteines erzeugt werden (vgl. die Arbeit von C. B a c h in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure 1911, 5. Aug., S. 1296/7, insbesondere Abb. 3).
Die Z u g f e s t i g k e i t des M aterials liegt hiernach u n te r h a lb d e r in d e n d e u t s c h e n M a te r ia l- v o r s c h r i f t c n so w ie in d e n W ü r z b u r g e r N o rm e n d e s I n t e r n a t i o n a l e n V e r b a n d e s d e r D a m p f k e s s e l ü b e r w a c h u n g s v e r e in e b e z e i e b n e te n u n t e r e n z u l ä s s i g e n G r e n z e v o n 3400 kg/qcm. Bei der H a r t b i e g e p r o b e ist ein S tr e if e n g e b r o c h e n . D as M aterial enthält ferner viele S c h l a c k e n t e i l e , u n d die Tafeln weisen auf der Wasserseite t i e f e N a r b e n auf. Die einge
tretene Bißbildung kann m it diesen Feststellungen in Zusammenhang gebracht werden. Inwieweit der Kessel k a l t a u f g e s p e i s t und hierdurch ge
schädigt worden ist, m uß dahingestellt bleiben.
3. Tenbrink-Feuerrohr (Dicke rd. 17 mm).
An der Krempe oberhalb dos Kostendes zeigten sich parallel zur Achse des Feuerrohres verlaufende Spalten. Die Zugfestigkeit des M aterials nach dem Ausglühen betrug 3267 kg/qcm , sie liegt also u n t e r h a lb der obenbezeichneten zulässigen unteren Grenze, die Bruchdehnung fand sich zu 3 2 ,6 % . Die H a rt
biege-, Schmiede- und Lochproben w urden bestanden.
Bei der m ctallographischen U ntersuchung ergab sich an der Krempe grobkörniges Gefüge sowie das Vorhandensein ziemlich reichlicher Schlackenein
schlüsse. Auch Anzeichen für weitergehende Be
anspruchung w urden beobachtet. Diese könnte m it starker Ausdehnung infolge der Erw ärm ung im Be
triebe im Zusam menhang stehen.
* Vgl. auch die Ergebnisse der in der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingonieure 1912, 17. Aug., S. 1311/4, erschienenen Arbeit des Verfassers über den Einfluß der Breito bei Kcrbschlagproben, welche größere Schwankun
gen bei dickeren Blochen zu erklären vermögen, auch wenn das Matorial nicht wesentlich ungleichförmig ist.
4. S tutzen aus einer Kesselschmiede (Dicke rd. 13 m m).
An dem S tutzen wurde beim Umbördeln eine unganze Stelle beobachtet, wie Abb. 6 bei A zeigt, und hierauf die W eiterarbeit eingestellt. Die Zug
festigkeit betrug im Einlieferungszustande 3515, nach dom Ausglühen 3296 kg/qcm , sic liegt also u n t e r h a l b der erw ähnten unteren zulässigen Grenze.
Die Bruchdehnung fand sich zu 29,1 und 35,1 % . Die Schmiede- und Lochproben w urden bestanden.
Bei der H a r t b i e g e p r o b e ist einer der fünf ge
prüften Streifen g e b r o c h e n . Bei einem weiteren Streifen tr a t Anreißen an der Innenseite ein. Auf der Außenseite w ar das M aterial sehr grobkörnig (vgl. Abb. 7). Diese Seite h a tte bei der Prüfung des gebrochenen H artbiegestreifens Zugbeanspruchung erfahren. Die metallographische U ntersuchung zeigte das Vorhandensein unganzer Stellen sowie außer
ordentlich viele grobe und feine Schlackenteilc;
Abb. 8 lä ß t solche erkennen. Das Blech scheint hiernach Teile des Lunkers zu enthalten.
5. Kohrwand aus einem Lokomobilkessel (Dicke rd. 25 mm).
Die Bolirwand stam m t nach Angabe aus einem im Ja h r 1900 gebauten Kessel. Sie erhielt im Betrieb
„Stegrisse“ .
Abb. 9 zeigt ein zwischen zwei Heizrohren ent
nommenes und auf der Feuerseite abgehobeltes Stück. Die vorhandenen zahlreichen radial ver
laufenden Bisse sind durch das Abhobeln sehr deutlich sichtbar geworden;* es handelt sich also nicht nur um Stegrisse. Vor dem Abhobeln w ar nur e in Biß (Stegriß) zu erkennen. Die Zug
festigkeit der ausgeglühten S täbe ergab sich zu 3210 bis 3327 kg/qcm , d. h. unterhalb der zulässigen Grenze, ihre Bruchdehnung zu 31,5 bis 35,0 % . Die im Einlieferungszustand geprüften S täbe ergaben die Zugfestigkeit zu 3348 bis 3373 kg/qcm , die Bruchdehnung zu 17,5 bis 24 ,9 % . Die geringe Größe der Bruchdehnung wird in der H auptsache auf die Beobachtung zurückzuführen sein, daß sich die Stäbe jeweils in der Nähe der Kohröffnungen weniger gestreckt haben (was in Abb. 10 an H and der Querschnittsverm inderung dargestellt ist), eine Folge der m it dem Einwalzen der Bohre verbundenen Materialzerquetschung. Die Seitenfläche des P robe
stabes lag von der Kohrüffnung m indestens 3 bis 4 m m entfernt. Die Ilartbiege-, Schmiede- und Lochproben w urden bestanden. Bei der Kerb- schlagprobe wurden durchschnittlich zum Bruch verbraucht im Einlieferungszustand 1,6 m kg/qcm , nach dem Ausglühen 12,7 m kg/qcm , also im ersteren Fall sehr wenig. Die metallographische U nter
suchung ergab, daß das M aterial überall, auch an
* Risso, Seigenxngsstreifcn, Schweißstellen usw. treten auch beim Bcfoilen m it einer scharfen S o h ru p p feiio oder beim Schleifen auf g r o b e m Schmirgelpapier usw.
sehr doutlich hervor. Seigerungsstellen weisen etwas helleren Glanz auf und sind darum auch ohne Aetzung zu erkennen. Als Beispiel diene Abb. 9a.
1556 Stahl und Eisen. Dreißig Kesselblecbe m it Rißbildung. 33. Jahrg. Nr. 38.
den Q uerschnittsrändem , sehr viele Schlacken- einschliisse enthält. Als Beispiel diene Abb. 11, die auch den geringen Gehalt an Kohlenstoff (Perlit) erkennen läßt.
6. Kesselblech aus W ürttem berg (Dicke rd. 10 mm).
D as Blech stam m t nach Angabe vom letzten Schuß des m ittleren der drei Oberkessel eines m ehr
fachen Walzenkessels m it Tcnbrinlcvorlage, der für 8% a t U eberdruck bestim m t und im J a h r 1901 erbaut war. Die Bisse entstanden zwischen Boden
rundnaht und Speisestutzen.
Die Zugfestigkeit betrug für ausgeglühte Stäbe zwischen 3322 und 3430 kg/qcm , für Stäbe im
Abbildung 10. Einfluß der Rohröffnungen bzw. des Einwalzens auf die Querschnitts
verminderung des Prohestreifens aus einer Rohrwand.
g e b r o c h e n . Das Blech h a t hiernach die H a r t - b i e g e p r o b e n i c h t b e s ta n d e n .
Bei der Kerbschlagprobe (kleine Stäbe, H öhe 10 m m , Bohrung von 1,3 m m Durchmesser, Auf- lagerentfem ung 70 mm, H öhe des verbleibenden Querschnittes 5 111111) w urden zum Bruch verbraucht im Einlieferungszustande 5,7, nach dem Ausglühen m ehr als 9,2 m kg/qcm ; die Stäbe brachen im letzteren Falle bei Biegung um rd. 135° nicht ganz durch.
Die metallographische U ntersuchung zeigte das Vorhandensein zahlreicher feiner S c h l a c k e n t e i l e .
7. Blech aus einem Schiffsdampfkessel (Dicke rd. 15 mm).
D as eingelieferte Stück stam m t nach Angabe aus der Rückw and der hinteren Rauchkam m er.
Zwischen zwei Stehbolzeu h a tte sich ein Riß gebildet,
der von der Feuerseito aus verschweißt wurde.
H ierauf sollte noch ein anderer solcher Riß be
seitigt w erden; beim Behauen dieser zweiten Schweiß
stelle riß die Tafel auf, wie Abb. 12 erkennen läßt*
(Feuerseite).
Zugfestigkeit des Materiales im Einlieferungs- zustand 3463, nach dem Ausglühen 3393 kg/qcm, Bruchdehnung 34,8 und 33,7 % . Die Hartbiege-, Schmiede- und Lochproben wurden bestanden. Die metallographische U ntersuchung ergab, daß die Schweißung wenig sorgfältig hcrgestellt worden war.
Um das Durchfließen des cingeschmolzenen Materials zu verhindern, w aren Flacheisen untergelegt worden.
E s e r s c h e i n t v o n b e s o n d e r e m I n t e r e s s e , d a ß d a s h i e r v o r lie g e n d e M a t e r i a l b e i e n t s p r e c h e n d u n g e e i g n e t e r B e h a n d l u n g in d e r W eise z u m R e iß e n g e b r a c h t werden kann, wie Abb. 12 zeigt.
8. Kesselblech aus Bayern (Dicke rd. 12 mm).
Der eingelieferte Blcchstrcifen stam m t nach Angabe aus dem m ittleren Schuß des
rechtsseitigen Flam m rohres eines Zweiflanimrohrkcs- sels von 43 qm Heiz
fläche, erbaut 1898 für 8 at Ueberdruck.
E r enth ält zahl
reiche Risse, die von den Nietlöchern aus
gehen und entdeckt worden sein sollen, als nach Erneue
rung der vorderen Flammrohrschüsse der Kessel zur Was
serdruckprobe vor
bereitet wurde. — Zugfestigkeit ¡111
Einlieferungszustand 3409, nach dem Ausgliilien 3436 kg/qcm , Bruchdehnung auf 120 111111 Meßlänge (Q uerschnitt 1,14 qcm) 24,2 und 3 0 ,2 % . Die Hartbiege-, Schmiede- und Lochproben wurden be
standen.
Abb. 13 zeigt einen Q uerschnitt durch ein Niet
loch senkrecht zur S tem m kante m it der beim Nieten eingetretenen Verbiegung, Abb. 14 die Oberfläche des Bleches nach leichtem Ueberhobeln, wodurch die zahlreichen Risse hervortraten; die Nietlöcher sind gestanzt. Die Form änderung gemäß Abb. 13 d eutet auf erhebliche B eanspruchung beim Nieten,
* Nach einer kürzlich erhaltenen Mitteilung war bei der Ausführung der Sehweißung dem Verlangen des Schweißers nach Entfernung einer Anzahl von Stehboken in der Nähe der Schweißstelle nicht entsprochen worden, durch welche Unterlassung dem Entstehen größerer Span
nungen Vorschub geleistet worden wäre.
„STAHL UND E IS E N “ 1913, Nr. 38.
R. B a u m a n n : Dreißig K e s s e lb le c h e mit Rißbildung.
Tafel 29.
A b b ild u n g
6
. B lech 4.U n g a n z e S telle b ei A.
A b b ild u n g 5. B le c h 2.
S ch lack en tcile* m e h r P c r lit als b e i A b b ild u n g 4.
X 3,3
A b b ild u n g 7. B lech 4.
G ro b es K o r n (A u ß en seite).
A b b ild u n g 1. B lech 1.
U n g a n z e s B le ch ; F la m m ro h r.
A b b ild u n g 2. B lech 1.
G c fü g c u n tc rsc h le d zu b e id e n S e ite n d e s S paltes.
Abbildung 3. B lech 2.
Hartbiegcprobe.
A b b ild u n g 4. B le c h 2.
S c h la e k e n te ilc ; w e n ig P e rlit.
X "*> X :v«
A b b ild u n g 10. B lech 5.
H c r r o r tr c te n d e r S e lg c rsle lle u b eim U c b erfeilcn . U eb erh o b eln s. A bb. 14.
A b b ild u n g 11. B lech 5.
S c h la c k c n te ilc . 'W enig P c r lit.
A b b ild u n g 12. B lech 7.
Z e rsp rin g e n d es B leches b eim B eh au en n a c h dem S ch w eiß en .
A b b ild u n g 13. B lech
8
.V erb ieg u n g d es B le ch es b eim 'S ta n z e n d e r L öcher, N ieten u n d V erste m m en .
A b b ild u n g 14. B lech
8
.B isse a u f d e r B e rü h ru n g sfläc h e d es e in en d e r z u s a m m e n g e n ie te te n B le ch e (U eb erlio b elt).
A b b ild u n g
8
. B lech 4.S c h la c k c n te ilc usw .
A b b ild u n g 9. B lech 5.
H o h rw a n d ; R isse an d en R o h rlö c h e rn .
X löO
„STAHL UND E IS E N “ 1913, N r. 38.
Tafel 30.
R. B a u m a n n : D reißig K e s s e lb le c h e mit R ißbildung.
A b b ild u n g 15. B 'e c lt 9. B isse in fo lg e S c h ä d ig u n g d e s B le c h e s b e im S ch w eiß e n .
A b b ild u n g 18. B lo ch 10. D rei S c h ic h te n a u s A b b ild u n g 17.
A b b ild u n g 19. B le ch 11.
G a llo w a v ro h r m it K re m p e n ris s e n , n a c h A n g a b e e n t s ta n d e n v o r In b e tr ie b n a h m e . A bbildung IG. B le ch 9. Q u e rs c h n itt d u rc h d ie S c h w e iß ste lle .
X 150
A b b ild u n g 17.
B lech d u rc h S ch w eiß e n
A bbildung: 20. B lech 11. A b rciß stc llc m it a u fg e flick ten S c k w ciß e isen stiick en ,
A b b ild u n g 21. B lech 12. A u sb ieg u n g en bei n, n. A bbilduni B lech 13. R isse a n e in e m X ietloch,
A bb. 24. B le ch 14. S e h lu c k e n e in s c h lu ß „ k ris ta llis ie rt'
A b b ild u n g 23. B lech 14. S c h la c k c n te ilc „ k ris ta llis ie rt
1
t5. B lech 15. G e s ta n z te , a u fg e d o rn te N lctlo ch er.
A b b ild u n g 26 B lech 17. lia rtb ie g e p ro b e n .
A b b ild u n g 27. B lech IS. S c h la c k e n e in sc h lu ß .
„STAHL UND E IS E N “ 1913, Nr. 38.
Tafel 31,
R. B a u m a n n : D r e iß ig K e s s e l b l e c h e mit R ißbildung.
A b b ild u n g 31. B icch 23. U n te rs c h ie d e d e s G efü g e s
n a c h d em A u sg lü h e n , E in lie fe ru n g s z u s ta n d .
A bb ild u n g 28. B le c h 18.
R ingförm ige E in d r ü c k e a u ß e rh a lb der Stemm fu rc h e n d e r N ie tk ö p fe .
X 150 A b b ild u n g 29. B le c h 19.
Z a h lre ic h e R isse in fo lg e d e r K c s se llm m in e rb ic b c , d ie d a s B lech b e im R e in ig e n d e s K essels e r h a lte n h a t.
a —b —c am R n n d e d es lce g cllg T c rsc n k te n S ch ließ k o p fes.
A b b i l d u n g / ^ . B le ch 20. R iß
X 2,5
A b b ild u n g 32. B le c h 27.
R isse im S c h w ciß e isen b le c h .
X 300
A b b ild u n g 33. B le ch 28.
S c h la c k e n e in sc h lu ß „ k r is ta llis ie r t“.
A b b ild u n g 34. B le ch 30.
'W n rm b ieg ep ro b c (S ch w eiß e isen v e rb ra n n t).
18. September 1913. Dreißig Kesselbleche m it Rißbildung. Stahl und E isen. 1557 beim Verstemmen sowie im Betriebe* hin. An ändern
Nietlöchern wurde tiefe Einprägung des Nietkopfes festgestellt. Auch S c h l a c k e n e i n s c h l ü s s e sind reichlich vorhanden.
9. Kesselblech aus der Pfalz (Dicke rd. 13 mm).
Das in geradegerichtetem Zustande eingelieferle Blcchstück stam m t nach Angabe vom hinteren Ende eines W ellflammrohrcs. Die eigenartigen, aus Abb. 15 ersichtlichen strahlenförm igen Risse sollen nach 14jährigem Betriebe plötzlich auf
getreten sein. (Ob hierin ein W iderspruch dam it zu erblicken ist, daß die R ißränder Anzeichen für Ver
suche zum Verstemmen aufweisen, wie Abb. 15 auf Tafel 30 bei A—B zeigt, muß dahingestellt bleiben.)
Das eingolieferto Stück enth ält in der M itte eine überlappte Schweißnaht, in deren Nähe das Material geschädigt ist (vgl. Abb. 16). Zugfestigkeit im Ein- lieferungszustand 3429 und 3655 kg/qcm , je nachdem die Proben in der M itte des Stückes oder am oberen Ende entnommen w urden; nach dem Ausglühen in der Mitte 3563 kg/qcm . Bruchdehnung 27,5 bzw.
20,1 bzw. 2 8 ,0 % . Die H artbiege-, Schmiede- und Lochproben wurden bestanden.
10. Rohrwand einer Lokomobile (nach Angabe 1898 erbaut, Dicke rd. 20 nun).
Die eingelieferte Tafel enthielt „Stegrisse“
(s. o. Nr. 5). Das M aterial besteht aus Schichten von sehr verschiedenem Gefügeaufbau und Kohlen
stoffgehalt. Bei der m etallographischcn U nter
suchung zeigte sich, daß es durch Schweißen her
gestellt ist (ob es als Schweißeisen bestellt w ar, m uß dahingestellt bleiben). Abb. 17 und 18 lassen dies erkennen. Die Zugfestigkeit im ausgeglühten Zu
stande betrug 3441 bis 3681 kg/qcm , die Bruch
dehnung 17,2 bis 2 2 ,3 % . Auch bei diesem Blech machte sich bei P rüfung im Einlieferungszustand der Einfluß des Einwalzens der R ohre in der bei Blech 5 besprochenen Weise geltend. Stäbe, die im Einlieferungszustand der für Schweißeisen vor
geschriebenen Kaltbicgeprobo unterw orfen wurden, brachen, wohl infolge dieser vorausgegangenon Be
anspruchung, nach zum Teil geringer Biegung.
Wurden sie vor der P rüfung ausgeglüht, und dam it die Folgen dieser früheren Beanspruchung beseitigt, so ließen sich die Streifen um 180° biegen, ohne zu reißen. Bei der W armbiegeprobe t r a t nach Biegung um 180° A n r e iß e n ein.
11. Galloway-Rohr aus Baden (Dicke rd. l l mm).
Das eingelieferte S tück (Abb. 19) soll noch nicht im Betriebe gewesen und nicht beim A nrichten gerissen sein. Zugfestigkeit im ausgeglühten Zustande 3553 kg/qcm ; B ruchdehnung 2 9 ,5 % . Die H art- biege-, Schmiede- und Loehproben w urden bestanden.
Die metallographische U ntersuchung ergab, daß das
* Ausführlichere Angaben hierüber siclio in der Zeitschrift des Veroines deutscher Ingenieure 1912, 2 3.N o\\, 1 1890/5, sowio in dem in den Mitteilungen über For
schungsarbeiten orseheinonden Bericht.
NX XVIII.3,
M aterial beim S c h w e iß e n verdorben worden ist.
An der umgebördelten Flansche waren fehlende Stücke durch Schw eißcisenplattcn ersetzt worden (vgl. Abb. 20). In der N ähe dieser Stelle w ar auch starke Kohlung beim Schweißen eingetreten. Beim Schweißen ist das M aterial weitgehend geschädigt w orden; das entstandene grobe Gefüge erstreckte sich bis über die Krempe, an der die Risse eingetreten sind.
12. Blechtafel, die bei der Herstellung des Kessels Nietlochrisse erhalten h a t (Dicke rd. 17 mm).
Von den vorliegenden Angaben sei folgendes m it
geteilt: Das Blech h a t eine Zugfestigkeit von 3730 kg/qcm und 29 % Bruchdehnung. Die Blech
tafel w ar nach Angabe des Kesselmonteurs schwer zu biegen; m an h a t sie ü b e r e in e m F e u e r e r w ä r m t , um sie zum Biegen g e s c h m e i d i g e r zu m achen. Glühend soll sie dabei nicht geworden sein.
Das Blech s c h e i n t h a r t z u se in . Beim Biegen w urde die Walze schadhaft. Nach dem Stanzen der Löcher auf 18 m m wurden die S tem m kanten des Bleches abgehobelt. Das Anbiegen an den beiden L ängsnähten erfolgte auf etw a 20 cm durch H am m er
schläge, wobei das Blech h a n d w a r m g e m a c h t worden ist. Nach dem H eften der Längsnähte w urden die Nietlöchcr auf 23 m m aufgebohrt.
An den eingelieferten Stücken (vgl. Abb. 21) erscheinen die Auskragungen a nahe den N iet
löchern auffallend; sie rühren, wie aus dem Quer
schnitt hervorgeht, von einer V erstauchung des Bleches her. Eine befriedigende E rklärung fü r die E ntstehung der F orm änderung (vgl. den ausführ
lichen Bericht) h a t sich auch durch Rückfrage beim A ntragsteller nicht finden lassen.
Bei der Prüfung ergaben sich folgende W erte:
Zugfestigkeit im Einlieferungszustand senkrecht und parallel zur Kesselachse 4165 und 4094 kg/qent, nach dem Ausglühen 3495 und 3578 kg/qcm . B ruch
dehnung 22,7 und 19,0 bzw. 31,8 und 27,1 % . Die Unterschiede in den Festigkeitseigenschaften infolge des Ausglühens sind außerordentlich g ro ß ; sie dürften m it der sta ttg e h ab te n ungeeigneten Behandlung des Bleches im Zusam m enhang stehen, welche dem A uftreten innerer Spannungen u n d der Erzeugung von Sprödigkeit Vorschub leisten wird.
Das M aterial gehört hiernach zu den Blechen m it geringer Zugfestigkeit, obwohl es in der Kessel
schmiede als h a r t b e z e i c h n e t worden war.
13. Kesselblech aus Niederschlesien (D ickerd. 17mm).
D er Kessel w ar für 9 a t bestim m t. Bei einer K altwasserpressung von 13(4 a t sollen Risse an m ehreren Stellen des Ober- und Untcrkessels, Längs- und Querrisse in den N ietverbindungen gefunden w orden sein. E s soll ein h ä r t e r e s M a t e r i a l F I I V e r w e n d u n g g e f u n d e n haben, und es wurde ver
m utet, daß dieses bei der D ruckw assernietung zu sta rk beansprucht w orden sei.
Abb. 22 zeigt die Umgebung eines Nietloches, nachdem die W alzhaut durch Schleifen entfernt
199
1558 Stahl und Eisen. Dreißig Kesselbleche mit Rißbildung. 33. Jahrg. Nr. 38.
worden ist, und lä ß t die große Zahl der Risse er
kennen. E in N ietkopf w ar rd. 2 mm tief in die Blech
oberfläche eingedrückt. Das Gefüge h atte Zer
quetschung auf sehr beträchtliche Tiefe erfahren, wodurch innere Spannungen hervorgerufen werden müssen (vgl. Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure 1910, 26. F ebr., S. 362). Auch sonst ist beim Nieten sehr gewaltsam verfahren worden (vgl.
den ausführlichen Bericht).
Zugfestigkeit im Einlieferungszustand 3564, nach dem Ausglühen 3619 kg/qcm ; Bruchdehnung 27,5 bzw. 3 1 ,1 % . D as M aterial gehört also n i c h t , w ie v o m A n t r a g s t e l l e r v e r m u t e t , z u d e n B le c h e n m i t Z u g f e s t i g k e i t über 4100 kg/qcm , sondern im Gegenteil zu dem M aterial von geringer Festigkeit.
Die H artbiege-, Schmiede- und Locltproben w urden bestanden.
14. Mantelblech aus B ayern (Dicke rd. 15 mm).
D er Kessel soll im Ja h re 1895 für 8 a t Ueber- druck gebaut (Heizfläche 126 qm), der Ueberhitzer erst 1910 hinzugefiigt worden sein. Die Risse be
ginnen am letzten Ring des Unterkosselmantols rechts etw a 10 cm u n te r der Achse des Kessels, 4 cm vor der B odennaht. Sie wurden bei der inneren Revision von der Feuerseite her entdeckt. Dabei wurde auch ein großer Klumpen Kesselstein, der von Ausschwitzungen herrührte, vorgefunden.
Zugfestigkeit im Einlieferungszustand senkrecht zur Kesselaehse 3671, parallel zu derselben 3635 kg/qcm , nach dem Ausglühen 3635 und 3675 kg/qcm ; B ruchdehnung 27,4, 27,5, 29,3 und 2 8 ,6 % . Bei der H a r t b i e g c p r o b e ist einer der vier geprüften Streifen gebrochen. Die Schmiede- und Lochproben w urden bestanden. Bei der Kerbscblag- probe wurden zum Bruch verbraucht im Einlieferungs
zustand 2,7 bis 14,0, nach dem Ausglühen 4,4 bis 14.1 mkg/qcm. Bei der metallographischen U nter
suchung zeigte das M aterial starke Zonenbildung und reichen G ehalt an Schlacken, die zum Teil kristallisiert sind. Als Beispiel dienen Abb. 23 und Abb. 24. Auch nahe den B lechrändern sind Schlackenadern vorhanden. Im Innern wurden die wiederholt beschriebenen „S palten“ im Gefüge beobachtet.
15. Blechstück aus W ürttem berg (Dicke rd. 18 mm).
D as eingeliefcrte Stück stam m t nach Angabe aus einem kom binierten Cornwallkcssel für 8 a t Ueber- druck, der 10 bis 12 Ja h re in Betrieb stand. Bei der W asserdruckprobe rissen das eingelieferte Blech und drei weitere Blechtafeln.
Zugfestigkeit im Einlieferungszustand senkrecht zur Kesselaehse 3699, parallel zur Kesselachse 3627 kg/qcm ; nach dem Ausglühen 3734 bzw.
3714 kg/qcm . Bruchdehnung 18,2 bzw. 24,3 bzw.
26.1 bzw. 2 5 ,3 % . Die Ilartbiege-, Schmiede- und Lochproben wurden bestanden. Bei der Kerbschlag- probe wies ein Stab einen viel geringeren Arbeits
verbrauch auf als die übrigen Probekörper — 1,1
gegenüber 7,3 bis 12,5 m kg/qcm (Einlieferungs
zustand).
Die Nietlöcher erwiesen sich als gestanzt, die N ietverbindung als wenig sorgfältig horgestellt.
Als Beispiel hierfür diene Abb. 25. Das Material ist sta rk verunreinigt; insbesondere enthält auch der m inderwertige K crbschlagstab sehr viele Schlacken
teile.
16. S tück aus einem W ellflammrohr aus Baden (Dicke 9,9 bis 11,4 mm).
Das eingelieferte S tück stam m t nach Angabe vom hinteren E nde eines Wellrohrscluisses, der am vorderen E nde nach nu r neunwöchigem Betriebe Risse gezeigt h atte. E s enthielt eine überlappte Schweißnaht, durch die d ie R änder der zusammen
gerollten Blechtafel, die ärm er an Kohlenstoff als die Blechm itte sind, verbunden wurden. Ob
schon hiernach die Sehweißung im „weichsten“
Teil des Bleches liegt, h a t das M aterial beim Schweißen gelitten. Zugfestigkeit im ausgeglühten Zustand fern der Schw eißnaht 3867, an der Schweißstelle 3228 und 3312 kg/qcm , Bruchdehnung 28,8, 26,0 und 20,6 % . Die H artbiege-, Schmiede- und Lochproben w urden bestanden; bei der Kerbschlagprobe wurden 15,1 bis 19,6 m kg/qcm zum Bruch verbraucht (fern der Schweißstelle).
17. Kesselblech aus Sachsen (Dicke rd. 15 nun).
Das S tück stam m t nach Angabe aus dem Mantel eines Kessels m it U nterfeuerung und rückkehrenden Heizrohren. Nahe dem D am pfdom sowie einer Trag
pratze in der Abdeckung des d ritten Feuerzuges bildete sieb ein Riß. Das Blech soll in der Kessel
schmiede nicht im Feuer bearbeitet worden sein.
Zugfestigkeit im Einlieferungszustand senkrecht zur Kesselachse 3773, parallel zu derselben 3815, nach dem Ausglühen 3926 bzw. 3811 kg/qcm ; Bruch
dehnung 27,6, 24,9, 28,8, 2 6 ,1 % . Bei der Ila r t- b i e g e p r o b e brachen die beiden parallel zur Kessel
achse entnom m enen Streifen in der aus Abb. 20 ersichtlichen Weise. Die senkrecht zur Kesselaehse entnommenen Streifen haben die Hartbiegcprobe bestanden. Bei der Kerbschlagprobe wurden zum B ruch verbraucht 8,8 bis 13,2 mkg/qcm. Bei der m etallographischen U ntersuchung wurden Zonen- bildung und das Vorhandensein von Walzsplittern festgestellt.
18. Kesselblech aus dem Elsaß (Dicke rd. 18 mm).
Die der M aterialprüfungsanstalt S tuttgart ge
m achten Angaben müssen in diesem Fall auch hier etwas ausführlicher m itgeteilt werden. Das ein
gelieferte S tück stam m t vom hinteren Ende der Sohle des ersten Mantelschusses eines Zwei-Wcll- flammrohrkessels (Heizfläche 81,4 qm, Rostfläche 2,4 qm, B etriebsdruck 10 a t, erbaut 1901). Es war u nm ittelbar vor der M auerzunge gelegen, die den zweiten und d ritte n Zug tren n t. Der Kessel sollte nach Beendigung der regelmäßigen Reinigung wieder in Betrieb genommen werden. Bei der vorher an
18. September 1913. Dreißig Kesselbleche m it Rißbildung. Stalil und Eisen. 1559 gestellten K altw asserdruckprobe blieb der Druck
bei 12 at stehen; hierbei w urde ein dumpfer Knall gehört. Vom H eizkanal aus konnte am unteren Teil der zweiten R und n ah t starkes Lecken w ahr
genommen werden. Bei der Besichtigung wurde dort ein über 13 N ieten sich erstreckender Riß w ahr
genommen. In der Niihe w ar ferner eine Ausbeulung vorhanden. Die Bruchflächen zeigten keine alten Stellen. Die N ietlöcher erwiesen sieh als versetzt.
Der Kessel w ar drei M onate Tag und N acht betrieben worden. D abei b a tte sieb nach Angabe des Kesselreinigers Schlamm angesam m elt, der fast bis an die Flam m rohre reichte. Die Innenw andungen sollen m it Teer gestrichen worden sein. Dieser sei zu dick aufgetragen gewesen und zu einem Brei zu
sammengeschmolzen, der unten im Kessel fest
brannte. Vom A ntragsteller wird ferner verm utet, daß der Schuß enger w ar als der zweite Schuß, auf den er zu nieten war.
Die U ntersuchung in der M aterialprüfungsanstalt Stuttgart ergab folgendes: Zugfestigkeit im E in
lieferungszustand 3616, nach dem Ausglühen 3549 kg/qcm ; Bruchdehnung 27,5 und 3 0 ,2 % . Die Hartbiege-, Schmiede- und Lochproben w urden bestanden. Bei der Kerbschlagprobe w urden zum Bruch verbraucht bis 14,8 m kg/qcm . Bei der m etallo
graphischen U ntersuchung erwies sich das Blech als sehr schlackenreich; als Beispiel diene Abb. 27. Die Nictlöcher sind gestanzt. Auch sonst ist b e im N ie te n g e w a lts a m verfahren worden, wie aus der Abbildung der Blechoberfläche (Abb. 28 auf Tafel 31) horvorgeht. In der Längsrichtung wies das Blech eine Verbiegung auf, die m it der oben wiedergegebe
nen Vermutung, daß der Schuß aufgeweitet worden sei, nicht im W iderspruch stehen würde. Die Stemm - kanten sind abgebogen, wie wenn die Bleche vor dem Verstemmen geklafft hätten.
19. Kesselblech aus B ayern (Dicke rd. 13 mm).
Das eingelieferte S tück stam m t nach Angabe vom hinteren R and der Feuertafel eines 1886 ge
bauten Heizrohrkessels m it Unterfeuerung. Vor der Reinigung w urde gewöhnlich das W asser kurz nach Einstellung des Betriebes abgelassen, ohne daß die Abkühlung abgew artet worden wäre. Die Feuertafel wurde nach E n tnahm e aus dem Kessel kalt geradegerichtet; sie erhielt hierbei außer den vorhandenen Nictlochrissen zahlreiche Anbrüche (vgl. Abb. 29). Diese durchdrungen in der Mehrzahl nicht die ganze Blechdicke, sondern gehen von der Wasserseite aus, die m it H iebnarben bedeckt ist.
Die letzteren haben die große Sprödigkeit des Bleches hervorgebrächt, welche durch geeignete Behandlung sowohl beseitigt als erzeugt worden konnte. Zug
festigkeit nach dem Ausglühen senkrecht Kessel
achse 4156 und 4255, parallel zu ihr 4377 bis 4532 (im Einlieferungszustand 2721 bis 4151) kg/qcm , Bruchdehnung 21,1 und 28,5 bzw. 23,5 bis 27,7 (nicht ausgeglüht 0,9 bis 24 ,1 )% . Bei der H a r t - b ie g e p ro b e ist einer der fünf geprüften Streifen
g e b r o c h e n . Die metallographische U ntersuchung ergab, daß die N ictlöcher gestanzt sind und das M aterial außerordentlich viele Schlackeneinschlüsse sowie „S paltcnbildung“ aufweist. Die chemi che U ntersuchung, ausgeführt von den H erren D r. H un
deshagen und Dr. Philip in S tu ttg a rt, ergab G ehalte an Kohlenstoff von 0,082, Mangan 0,45, Phosphor 0,109, Schwefel 0,0066, Stickstoff 0,008, S auer
stoff 0,026 % .
20. Blechstück aus einem Sceschiffskcssol (Dicke rd. 36 mm).
An dem Kesselmantel waren nach Angabe nach 1(4 jährigem Betrieb Nictlochrisse entdeckt worden.
Die N ietung w ar bei F ro stw etter in der Kesselschmiede ausgeführt und die N ah t vor dem Nieten durch E in
stecken glühender Bolzen oder auch m it einer Benzin
lam pe l e i c h t erw ärm t worden. Beim Nieten fanden schwere H äm m er Verwendung, auch w urden Sciiläge auf die P la tte gegeben, um die erforderliche D ichtung zu erzielen.
Eingeliefert wurde nu r ein sehr kleines Stück, das in der M itte ein Nietloch enthielt und in vier Teile zerbrochen war. E in Q uerschnitt durch das N iet
loch zeigte den Riß a—b —c, Abb. 30. Auch das grobe Gefüge ist in dieser Abbildung zu erkennen.
Zugfestigkeit im Einlieferungszustand 5541 kg/qem , Bruchdehnung 2 5 ,1 % (Meßlänge gleich dem F ünf
fachen des Durchmessers). Das Verhalten bei der Kerbschlagprobe konnte durch Ausglühen bedeutend verbessert werden.
21. Wellflmnmrohr aus W ürttem berg (Dicke rd. 11 mm).
Nach sechsjährigem Betriebe wurde an der letzten Welle des ersten Schusses vom linken R ohr eines Zweiflammrohrkesscls ein Riß bem erkt. Das Blech erwies sich als doppelt und stark verunreinigt;
es scheint Teile des L unkers zu enthalten. Zugfestig
keit nach dem Ausglühen 3369 kg/qcm , B ruchdehnung 2 7 ,5 % , also beides etwas unterhalb der zulässigen Mindestwerte. Die Mängel des M aterials scheinen bei der H erstellung des W e llro h res nicht bem erkt worden zu sein.
22. und 23. Blechstücke aus der R auchkam m er von Schiffskesseln (Dicke rd. 18 und rd. 15 mm).
Unterwegs h a tte n sieh an der Verbindung zwischen der Rauchkam m errückw and und der hinteren R ohr
wand U ndichtheiten, herrührend von feinen Rissen zwischen den N ieten gezeigt. Nach dem Losnieten tra te n außer diesen (durchgehenden) Rissen auf der Wasserseite noch sehr viele Anrisse zutage, so daß anzunebm en war, daß dio Risse von der Seite des Bleches ausgehen, die auf dem zweiten Blech auflag.
Diese Risse zeigten sich, wie ebenfalls m itgcteilt wurde, n u r da, wo M a s e h i n e n n i e t u n g s ta tt
gefunden hat.
Blechstüek 22. An dein eingelieferten Stück w urde W ölbung quer zur Nietreihe bem erkt. Zug
festigkeit ausgeglüht 3654 kg/qcm , B ruchdehnung
