Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verbesserung der mechanisch technologischen Eigenschaften von nass unterwassergeschweißten Kehlnähten an hochfesten Stählen

Im Rahmen des Projektes sollen anhand von Überlapp- und Doppel-T-Proben die erzielbaren Festigkeiten von mehrlagigen Unterwasser-Kehlnahtschweißungen an hochfesten Feinkornbaustählen ermittelt wurden. Hierzu sollen zum einen bei Unterwasserschweißungen unter realen Bedingungen mit Tauchern bei unterschiedlichen Prozessrandbedingungen, wie Nahtvorbereitung, Schweißparameter und Lagenaufbau, die Ausbildung der Wärmeeinflusszone, der damit verbundene Wasserstoffeintrag, Bruchverhalten sowie die mechanisch techn. Eigenschaften ermittelt werden.

Auf Basis dieser Ergebnisse lassen sich dann praxisrelevante Verarbeitungsempfehlungen für nasse Reparatur- und Montageschweißungen an hochfesten Feinkornstählen ableiten. Zum anderen sollen im Labor Untersuchungen zur gezielten Wärmebehandlung an Unterwasser-Kehlnahtschweißungen durchgeführt werden. Voruntersuchungen an Auftragschweißungen haben gezeigt, dass dadurch eine Reduktion des Gehalts an diffusiblem Wasserstoff im Nahtbereich, die Nutzung von Anlasseffekten im Nahtbereich sowie eine Reduktion der Härtespitzen im Bereich der Grobkornzone der Wärmeeinflusszone erzielt werden können. Hierzu soll ein an die Kehlnaht geometrisch angepasster Induktor, der die komplette Einzelnahtlänge erwärmen kann aufgebaut werden. Mit diesem sollen an Unterwasser-Kehlnahtschweißungen gesteuerte Abkühlzeiten realisiert und somit eine Wärmebeh. zur gezielten Gefügeumw. ermöglicht werden.

Die Projektergebnisse zielen hauptsächlich auf Montage- und Reparaturarbeiten an Spundwänden im Binnenwasser- und Hafenbereichen, die überwiegend von Tauchbetrieben durchgeführt werden, bei denen es sich meistens um KMU handelt. Für diese Tauchbetriebe sind die im Projekt geplanten Arbeiten von enormer Bedeutung, da die gewonnenen Erkenntnisse für die Ausführung von nassen Schweißungen an hochfesten Spundwänden Sicherheitsbeiwerte und Bearbeitungsempf., zur Verfügung stellen sowie ein induktives Wärmebehandlungsverfahren.

Ergebniszusammenfassung:

Die Ergebnisse des Projektes können durch Anwendung der induktiven Wärmenachbehandlung nass unterwassergeschweißter Kehlnähte zu einer Erweiterung des Einsatzes hochfester Stahlwerkstoffe im Unterwasserbereich beitragen. Mit Hilfe der im Projektrahmen ermittelten Erkenntnisse wird der Grundstein gelegt, das Verfahren der induktiven Wärmenachbehandlung im maritimen Umfeld nutzbar zu machen.

Die Untersuchungen im Rahmen des Projektes haben gezeigt, dass sich mittels einer induktiven Wärmenachbehandlung die mechanisch-technologischen Eigenschaften nass unterwassergeschweißter Kehlnähte verbessern und der Wasserstoffgehalt reduzieren lassen. Diese Ergebnisse zeigen, dass hierdurch das Auftreten kritischer Härtewerte, sowie wasserstoffinduzierter Risse im Bereich der Schweißnaht in Abhängigkeit der Wärmeführung teilweise deutlich reduziert werden kann. Dies zeigt, dass Schweißen hochfester Stähle im Unterwasserbereich unter Anwendung dieses Verfahrens normgerechte Verbindungen erzeugen kann. Diese Erkenntnis kann, nach weitergehenden bauaufsichtlichen Untersuchungen, KMU den Einsatz hochfester Stahlgüten im Wasserbau ermöglichen. Zudem liefert sie einen Ansatz für KMU zur Weiterentwicklung der induktiven Wärmebehandlung zum Einsatz in nasser Umgebung.

Aufgrund der geringen Nahtqualität durch Verwendung einer schwerkraftgetriebenen Schweißvorrichtung, zeigen die im Projekt erzielten Ergebnisse jedoch bislang lediglich eine Tendenz und bedürfen weiterer Untersuchung hinsichtlich ihrer Allgemeingültigkeit.