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Friday, September 18, 2009, GST: Messe Forum 9:50 AM Stahl- und Brückenbau |
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Schweißen unter dynamischer Einwirkung |
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Tina Hoeft* / Institut für Stahlbau,
TU Braunschweig, Deutschland Udo Peil / Institut für Stahlbau, TU Braunschweig, Deutschland Matthias Reininghaus/ Institut für Stahlbau, TU Braunschweig, Deutschland |
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Die Erhaltung bestehender Bauwerke nimmt einen immer größeren Anteil im Baugeschehen ein. Technisch und wirtschaftlich günstige Lösungen von Instandhaltungs- und Sanierungsmaßnahmen sind deshalb sehr gefragt. Diese Arbeiten müssen häufig unter dynamischer Beanspruchung durchgeführt werden. Beispiele hierfür sind Schweißarbeiten an Brücken, deren Sperrung für die Dauer der Reparaturarbeiten nicht möglich oder unwirtschaftlich ist. Auch an Bauwerken, bei denen eine dynamische Belastung nicht verhindert werden kann, z.B. Wind- oder Wellenbewegung bei Türmen, Masten oder Offshore-Anlagen, müssen Reparaturarbeiten unter dynamischen Einwirkungen durchgeführt werden. Diese dynamischen, d.h. zeitlich veränderlichen Einwirkungen, können eine Verschiebung der Schweißnahtflanken zueinander bewirken, was zu einer Beeinträchtigung der Nahtqualität führt. In den einschlägigen Regelwerken gibt es keine Vorgaben für die Ausführung und Bewertung von Schweißnähten unter Betriebsbeanspruchung. Nachdem bereits die Einflüsse einer zeitlich veränderlichen Nahtflankenbewegung quer zur Schweißnaht während des Schweißprozesses untersucht wurden, bestand nun das Ziel darin, die Einflüsse einer Nahtflankenbewegung längs zur Schweißnaht, d.h. unter Schubbeanspruchung, auf die Güte der Schweißnaht zu klären. Durch Untersuchungen eines breiten Parameterfeldes von Spaltöffnungsbreite und Spaltöffnungsfrequenz mit Hilfe einer eigens hergestellten zweiachsigen, vollautomatischen, schweißtechnischen Prüfmaschine wurden Grenzen ermittelt, innerhalb derer noch Schweißnähte mit definierter Güte hergestellt werden können. Die Güte der unter Bewegung hergestellten Nähte wurde mit Hilfe von statischen Belastungsversuchen festgestellt und der Güte von in Ruhe geschweißten Nähten gegenübergestellt. Für die während des Schweißprozesses beanspruchten und dadurch geschädigten Schweißnähte wurden geeignete Ertüchtigungsmaßnahmen gesucht, um eine Verbesserung der Schweißnahtqualität zu erzielen. Bewährt hat sich ein erneutes Aufschmelzen der geschädigten Nahtbereiche mittels Plasmaschweißung und einem damit verbundenen Verschmelzen der Heißrisse in Nahtmitte. Auch hier wurden statische Belastungsversuche an den ertüchtigten Schweißnähten durchgeführt. Die Untersuchungen erfolgten nicht nur auf experimenteller, sondern auch auf theoretischer Ebene. Die theoretischen Untersuchungen mittels FE-Methode erlauben eine Prognose über die Wärme- und Spannungsverteilung im Bauteil während und nach der Schweißung. |