Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Qualifizierung eines Verfahrens zur Montage und vorspannkrafterhaltenden Sicherung von Schraubenverbindungen im Unterwasserbereich

Im Stahlwasserbau und Offshorebereich können an zyklisch beanspruchten Schraubenverbindungen Vorspannkraftverluste durch selbsttätiges Lösen auftreten, welche die Integrität der Konstruktion gefährden und ein Sicherheitsrisiko darstellen. Insbesondere an geschraubten Flanschstrukturen mit kurzen Klemmlängenverhältnissen, wie bspw. an Secondary Steelstrukturen von Offshore Windenergieanlagen, bedingen fehlerhafte Verbindungen kostenintensive Wartungsarbeiten mit teilweise notwendigem Austausch gesamter Schraubengarnituren im Unterwasserbereich (UW). Aufgrund fehlender Erkenntnisse bezüglich des Einflusses der externen Bedingungen bei UW-Baustellenmontagen, ist es maritimen Dienstleistern (meist KMU) ohne angepasste Anziehverfahren nicht möglich, qualitätsgerechte Verbindungen sicherzustellen. Es soll ein Anziehverfahren qualifiziert werden, bei dem zusätzlich vorspannkrafterhaltende Maßnahmen angewendet werden, welche die Schraubenverbindung vor selbsttätigem Lösen unter zyklischer Querbelastung sichern. Das Montageverhalten der hinsichtlich Vorspannkrafterhaltung optimierten Schraubenverbindungen wird in Anzieh- und Reibungsuntersuchungen analysiert. Die Wirkungsweise von Sicherungselementen/ -verfahren wird unter experimenteller Simulation der Unterwasserbedingungen bei zyklischer Belastung untersucht. Die Erkenntnisse münden in den Entwurf einer Richtlinie bzw. eines Merkblatts zur Auslegung und Montage von Schraubenverbindungen im Unterwasserbereich, welche insbesondere zyklischen Belastungen ausgesetzt sind. KMU im Bereich Planung, Konstruktion und Service wird die Möglichkeit zur Auslegung und Ausführung/ Montage qualitätsgerechter, wartungsarmer Schraubenverbindungen im UW-Bereich gegeben. Die Richtlinie auf Basis fundierter Erkenntnisse bietet maritimen KMU eine erforderliche Grundlage zur Erweiterung ihrer UW-Geschäftsfelder durch Kompetenzen im Bereich UW-Schraubenverbindungen.

Ergebniszusammenfassung:

Es wurde Basiswissen zur Applikation von Schraubenverbindungen mit kleinen Klemmlängenverhältnissen hinsichtlich deren Montageverhalten im Unterwasserbereich für Anwendungen im gesamten Stahlwasserbau geschaffen. Die gewonnenen Erkenntnisse bezüglich der Auswirkungen von Wasser auf die üblicherweise bei HV-Garnituren eingesetzte Schmierung, die damit verbundene Beeinflussung der Wirksamkeit verschiedener Montageverfahren und bezüglich der Effektivität alternativer Scheiben gegen ein selbsttätiges Lösen der Verbindungen unter Wasser können unmittelbar in die Planung, Ausführung und Überwachung von Bauvorhaben durch Tragwerkhersteller, Ingenieur- und Offshore-Servicedienstleister, Stahlbauer sowie Bauüberwacher und –prüfer einfließen. Zusätzlich wurden ein Prüfverfahren und eine Prüfvorrichtungen zur Bestimmung des Einflusses von Wasser auf das Montage- und Betriebsverhalten von Schraubenverbindungen geschaffen sowie ein Prüfstand konzipiert und realisiert, um die Haftreibungszahl von Kontaktflächenbeschichtungen unter medialer Beeinflussung zu ermitteln. Die entwickelten Vorrichtungen und Verfahren können als Grundlage weiterführender Untersuchungen mit industriellem Anwendungshintergrund dienen und beispielsweise zur Qualifizierung alternativer Schmiermittel von Garnituren oder der Ermittlung der Haftreibungszahl von Kontaktflächenbeschichtungen für gleitfest ausgelegte Verbindungen im Unterwasserbereich genutzt werden.