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Tuesday, September 18, 2018, Ludwig-Dürr-Saal 12:30 PM Offshore-Technik |
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Halbnasses Lichtbogenbolzenschweißen großer Dimensionen mit Hubzündung im Unterwasserbereich |
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Oliver Brätz* / Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland Emily Schmidt / IW-UWTH, LU Hannover, Deutschland Knuth-Michael Henkel/ Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland Jan Klett/ Leibniz Universität Hannover, Institut für Werkstoffkunde IW, Deutschland Thomas Hassel/ Leibniz Universität Hannover, Institut für Werkstoffkunde IW, Deutschland |
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Im Stahlwasserbau besteht der Bedarf Schweißungen vor Ort unter Wasser auszuführen. Bei strukturellen Schädigungen wie in Havariefällen, Überbelastungen oder durch Korrosion wird zur Realisierung von stoffschlüssigen und qualitätsgerechten Verbindungen im Unterwasserbereich (UW) derzeit auf den etablierten Lichtbogenhandschweißprozess zurückgegriffen. Sämtliche Maßnahmen zur Instandhaltung, Schadensbeseitigung und Lebenszeitverlängerung von Unterwasserbauwerken erfordern diverse Befestigungselemente an den Stahlstrukturen in verschiedenen Wassertiefen, welche zumeist verhältnismäßig aufwendig mittels Lichtbogenhandschweißen montiert werden. Benötigt werden diese Befestigungselemente bspw. für das Anbringen von Geräteträgern, Greiftechnik, Manipulatoren oder Führungssystemen, als Verbundanker, für Verschlussdeckel von Wanddurchbrüchen bzw. Wandöffnungen sowie als Aufnahmeelemente für Schutzvorrichtungen und Opferanoden. Weiterhin stellen nachträglich montierte Halteleisten, Anschlagpunkte, Andockvorrichtungen, Konsolen etc., welche bei der konstruktiven Planung selten berücksichtigt werden, eine große Erleichterung der Unterwasserarbeiten dar. Für das hocheffiziente Fügen stiftförmiger Element hat sich im Stahlbau das vollmechanisierte Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung etabliert. Insbesondere die hohe Reproduzierbarkeit bei geringsten Anforderungen an die Handfertigkeit des Bedieners begründet das Potential des Verfahrens im UW-Bereich eingesetzt zu werden. Um dieses Hubbolzenschweißen großer Dimensionen (M16 und M24) unter Wasser einsetzen zu können, wurde eine Anlagentechnik entwickelt, die ein lokales Schweißhabitat mit atmosphärischen Bedingungen zum halbnassen Schweißen schafft. Die Fixierung der Vorrichtung am Werkstück erfolgt durch Unterdruck, zudem gewährleistet der relativ große Ansaugbereich eine zum Grundblech normale Positionierung, sodass Schiefstellungen des Bolzens auch unter den erschwerten UW-Bedingungen ausgeschlossen werden. Nach der Evakuierung des Schweißhabitates wird der hydrostatische Überdruck durch einen Atmosphärenzugang kompensiert, welcher zudem das Entweichen der durch thermische Gasexpansion entstehenden Prozessgase ermöglicht. Es wurden umfangreiche Voruntersuchungen zum halbnassen Bolzenschweißen durchgeführt und das Schweißverfahren soll bis zu einer Wassertiefe von 50 m qualifiziert werden. Die Praxistauglichkeit wird zudem durch Bautauchereibetriebe erprobt. Untersuchungskriterien sind die Prozessstabilität, der prozessbedingt eingebrachte diffusible Wasserstoff und die mechanisch-technologischen Verbindungseigenschaften unter quasistatischer und zyklischer Belastung. |