Zugversuch in Dickenrichtung – der Z-Test einfach erklärt

Was ist ein Zugversuch in Dickenrichtung?

Der Zugversuch in Dickenrichtung, auch Z-Test genannt, ist eine spezielle Werkstoffprüfung zur Beurteilung der Verformungseigenschaften senkrecht zur Blechoberfläche. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zugversuchen, bei denen Streckgrenze und Zugfestigkeit im Fokus stehen, misst der Z-Test ausschließlich die sogenannte Brucheinschnürung Z [%] – ein Maß für die plastische Verformbarkeit des Stahls in Dickenrichtung.

Warum wird ein Z-Test durchgeführt?

Der Z-Test ist besonders wichtig, um die Gefahr von Terrassenbrüchen (lamellar tearing) zu minimieren. Diese können bei dickeren Blechen auftreten, insbesondere in geschweißten Konstruktionen, wenn die Beanspruchung quer zur Walzrichtung erfolgt. Die Prüfung gibt Aufschluss darüber, wie gut ein Stahlblech solche Belastungen aufnehmen kann.

Welche Normen regeln den Z-Test?

EN 10164 – Europäische Norm für Dickenverformung

Die Norm EN 10164 definiert drei Qualitätsstufen:

• Z15: Mindest-Brucheinschnürung 15 %

• Z25: Mindest-Brucheinschnürung 25 %

• Z35: Mindest-Brucheinschnürung 35 %

Dabei werden drei Proben je Charge geprüft und der Mittelwert ermittelt. Ein Einzelwert darf unter dem Grenzwert liegen.

ASTM A770 – Internationale Spezifikation

Die US-Norm ASTM A770 ist vor allem im internationalen Anlagenbau gebräuchlich. Hier werden sechs Proben pro Blech gezogen – drei von jeder Seite. Z-Werte reichen typischerweise von Z20 bis Z35. Die Ausgabe erfolgt mit Zusatzangaben wie Rp0,2, Rm und A – sofern die Blechdicke über 50 mm liegt.

Wann ist ein Zugversuch in Dickenrichtung notwendig?

Ein Z-Test ist nicht Teil der Standardprüfung, sondern muss explizit bestellt werden. Er ist jedoch unerlässlich bei:

• Dicken über 15 mm (gemäß EN 10164 empfohlen)

• Geschweißten Stahlkonstruktionen

• Anwendungen mit hoher Z-Belastung gemäß Eurocode 3 (EN 1993-1-10)

• Einsatzbereichen mit hohen Sicherheitsanforderungen, z. B. im Brückenbau, Kranbahnbau oder in der Kerntechnik

Was beeinflusst den Z-Wert?

Die Qualität des Z-Werts hängt maßgeblich von der Stahlerzeugung ab. Gute Z-Werte werden erzielt durch:

• Niedrigen Schwefelgehalt (S < 0,005 %)

• Calcium- oder Magnesiumbehandlung zur Einschlussmodifikation

• Vakuumentgasung

• Feinkornlegierung und gezielte Wärmebehandlung

• Hoher Umformgrad oder geringe Blechdicke

Auch die Wahl des Probenortes ist entscheidend. Erfolgt der Z-Test an einem bereits zugeschnittenen Teilstück, kann keine Garantie nach Norm erfolgen – es handelt sich dann um eine sogenannte Nachprüfung ohne Normkonformität.

Vorteile eines Z-geprüften Blechs

• Höhere Sicherheit bei geschweißten Verbindungen

• Weniger Risiko für Terrassenbrüche

• Normgerechte Auslegung nach Eurocode

• Mehr Vertrauen bei sicherheitskritischen Bauprojekten

Fazit: Der Z-Test schafft Sicherheit in der Konstruktion

Ein geprüfter Z-Wert liefert wichtige Informationen für die Bemessung und Planung tragender Stahlkonstruktionen. In sicherheitsrelevanten Bereichen – etwa im Hoch- und Brückenbau oder in der Energietechnik – kann der Zugversuch in Dickenrichtung entscheidend für die Werkstoffauswahl sein.