Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Lebensdauerverlängerung schweißtechnisch instandgesetzter Großbauteile mit höherfrequenten Hämmerverfahren

Viele Tragstrukturen im Brücken- und Industriebau in Deutschland sind in Stahlbauweise ausgeführt. Betriebsbeanspruchungen während der Nutzungsdauer dieser Konstruktionen führen zur Ermüdungsrissbildung an den Schweißnähten und damit zu einer begrenzten Lebensdauer. Der deutschen Volkswirtschaft entstehen durch die erforderlichen Instandsetzungsmaßnahmen hohe und stetig zunehmende Kosten.

Abgesehen von Schweißnahtfehlern aus der ursprünglichen Fertigung, sind die Ursachen von Ermüdungsrissen an Schweißnähten meist eine Unterdimensionierung der Naht, Überlasten oder unerwartete äußere Einflüsse. In den letztgenannten Fällen ist eine reine schweißtechnische Instandsetzung meist nicht zielführend, weil in den kritischen Bereichen nach kurzer Zeit erneut Ermüdungsrisse auftreten. Eine Alternative zu aufwändigen konstruktiven Änderungen stellt die Schweißnahtnachbehandlung mit höherfrequenten Hämmerverfahren (HFH) nach dem Reparaturschweißen dar.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die gezielte Kombination von schweißtechnischer Instandsetzung und HFH-Nachbehandlung zu untersuchen. Als Alternative Variante soll zudem die Wirksamkeit eines optimierten Vorwärmprozesses im Zuge des Reparaturschweißens betrachtet werden. Daraus ergeben sich zwei Instandsetzungsvarianten, die an baupraktisch relevanten Konstruktionsdetails sowohl an Klein- als auch an Großbauteilen untersucht werden.

Basierend auf experimentellen und numerischen Untersuchungen soll die Ermüdungsfestigkeitssteigerung für beide Instandsetzungsvarianten quantifiziert und eine praxisgerechte Prozedur zur zuverlässigen Instandsetzung und Nachbehandlung von rissbehafteten Konstruktionen für KMU erarbeitet werden. Zur robusten Restlebensdauerabschätzung soll ein Bemessungsvorschlag basierend auf dem anwenderfreundlichen Nennspannungskonzept sowie auf dem örtlichen Konzept nach FKM-Richtlinie abgeleitet werden und somit eine zuverlässige Restlebensdauerabschätzung instandgesetzter Konstruktionsdetails ermöglichen