Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Online-Monitoring des Schädigungsverhaltens bei zyklisch hochbeanspruchten Offshore-Strukturen mittels ZfP-Prüftechniken

Zur Realisierung der Energiewende ist ein sicherer Betrieb sowie eine Verlängerung der Laufzeit von Offshore-Windenergieanalagen unumgänglich. Hierzu muss der Zustand der Anlagen zuverlässig bewertet werden können, um den sicheren Weiterbetrieb zu gewährleisten oder zustandsorientierte Reparaturmaßnahmen ableiten zu können. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, die Zuverlässigkeit von ZfP-Techniken zur Risstiefenbestimmung an realen, zyklisch ermüdeten Schweißnähten zu ermitteln. Dabei wird die Acoustic-Emission-Prüftechnik dauerhaft sowie die Wirbelstrom- und die Phased Array Ultraschallprüftechnik zyklisch für das Monitoring der strukturellen Integrität angewendet. Die so gewonnenen Erkenntnisse stellen eine Erweiterung der bisher vorhandenen Datenbasis da, welche zwingend notwendig ist, um im nächsten Schritt eine Überführung in die Anwendung zu ermöglichen. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern einen Beitrag, Schweißnähte auf der Basis lokaler Konzepte zu beurteilen. Die Daten aus lokalen Nahteigenschaften plus messtechnisch quantifizierbarem Schädigungsfortschritt sind für die Bemessung die entscheidende Basis.

Aktuell ist die Erfassung der beanspruchungsabhängigen Risswachstumsgeschwindigkeit an Schweißnähten nur unter Berücksichtigung großer Unsicherheiten möglich, wodurch die Restlebensdauer in der Praxis häufig unterschätzt wird. Durch die im Projekt erarbeitete breite Versuchs- und Messdatenbasis werden KMU, wie z. B. die OWEA Konstrukteure, Planer und Prüfer, in die Lage versetzt, bestehende Simulationsmodelle zum Risswachstumsverhalten zu validieren und ggf. zu verbessern. Auch können die Kapazitäten von KMU, wie z. B. die Tauchfirmen oder Prüftechnikhersteller, die mit der Wartung und Reparatur der Strukturen von OWEA beauftragt sind, zielgerichteter eingesetzt werden. Die entwickelten Techniken zur Bestimmung des Rissfortschrittsverhalten lassen sich zudem auch bei anderen Werkstoffen, Materialdicken und Oberflächenzuständen einsetzen.