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Tuesday, September 17, 2019, Saal 3 1:00 PM Offshore |
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Abschätzen der Gefügeentwicklung beim nassen Unterwasserschweißen durch Simulationswerkzeuge |
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Michael Reich* / Universität Rostock
Fakultät f. Maschinenbau u. Schiffstechnik
Lehrstuhl für Werkstofftechnik, Deutschland Philipp Schumacher / Universität Rostock, Lehrstuhl für Werkstofftechnik, Deutschland Jan Klett/ Leibniz Universität Hannover, Institut für Werkstoffkunde, Deutschlad Thomas Hassel/ Leibniz Universität Hannover, Institut für Werkstoffkunde, Deutschlad Olaf Kessler/ Universität Rostock, Lehrstuhl für Werkstofftechnik, Deutschlad |
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Die zunehmende Errichtung von Wasserbauten und Offshore-Konstruktionen aus höherfesten Stählen wie dem S355GP und S430GP führt im Falle von Schweißarbeiten im Unterwasserbereich z.B. durch notwendige Erweiterungen oder unvermeidbare Reparaturen schon heute zu einer Unsicherheit bei der Bewertung der Schweißeignung dieser Stähle. Die numerische Simulation des Schweißens üblicher Baustähle unter trockenen Bedingungen zur Bestimmung des Verzuges sowie der Verteilungen von Eigenspannungen und von Eigenschaften gehört zum Stand der Technik und gilt in der Praxis zunehmend als probate Methode zur Planung von Schweißarbeiten. Für die Auslegung von Unterwasser nass geschweißten Verbindungen finden numerische Simulationen bisher noch keine Anwendung, was wesentlich an den fehlenden Erkenntnissen hinsichtlich der Besonderheiten einer nassen Umgebung, wie der Wärmeübergang zwischen Bauteil und Wasser sowie das Werkstoffverhalten bei höchsten Kühlraten, liegt. Die vorgestellten Arbeiten aus dem AiF-Vorhaben 19.029B des DVS zeigen praktikable Lösungen auf, um die Besonderheiten des nassen Schweißens in Simulationsprogrammen erfolgreich zu implementieren. Hierzu sind Schweißarbeiten unter Wasser ausgeführt worden, bei denen durch Thermoelemente das instationäre Temperaturfeld in der Wärmeeinflusszone punktuell erfasst wurde. Nachfolgende Untersuchungen der Fügeverbindungen ermitteln die Gefüge- und Härteverteilung. Für die numerische Simulation der Gefüge- und Eigenschaftsentwicklung sind Schweiß-Zeit/Temperatur-Umwandlungsdiagramme notwendig, welche für die oben benannten Werkstoffe und das Schweißgut bestimmt worden sind. Das abschließend entwickelte Simulationsmodell mit der Finite-Elemente-Software Simufact Welding konnte anhand der Ergebnisse aus den realen Schweißungen verifiziert werden und ermöglicht einerseits eine Abschätzung wesentlicher Merkmale des Zustandes nach Ausführung der Schweißarbeiten, wie zum Beispiel die Gefügeverteilung in der Wärmeeinflusszone, andererseits eine systematische Studie zum Einfluss von Prozessparametern. |