Abstract No.:
6173

 Scheduled at:
Tuesday, September 17, 2019, Saal 3 9:00 AM
Schiffbau


 Title:
Artgleiches Unterpulverschweißen von 9%-Nickelstählen an kryogenen LNG-Tanks für schiffbauliche Anwendungen

 Authors:
Oliver Brätz* / Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland
Richard Banaschik/ Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland
Knuth-Michael Henkel/ Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland
Rolf Paschold/ ESAB Welding & Cutting GmbH, Deutschland

 Abstract:
Aufgrund steigender Vorschriften zum Umweltschutz wird in der Schifffahrt zunehmend Erdgas als alternativer Kraftstoff verwendet, da somit geringere Schadstoffemissionen bei der Verbrennung realisiert werden können. Die Lagerung und der Transport erfolgt aufgrund der vielfach höheren Dichte im verflüssigten Zustand als sog. liquefied natural gas (LNG). Hierzu muss das Gas entsprechend stark komprimiert oder auf ca. -162 °C abgekühlt werden. Als Grundwerkstoffe werden im Flüssiggastankbau überwiegend nickellegierte kaltzähe Stähle eingesetzt, da sie entsprechend ihrer Zusammensetzung eine geringe Sprödbruchempfindlichkeit im Tieftemperaturbereich und eine genügende Schweißeignung aufweisen, sodass sie die wirtschaftliche Fertigung ermöglichen.
Die schweißtechnische Verarbeitung dieser Stähle erfolgt vorwiegend mit Lichtbogenschweißverfahren unter Verwendung von Schweißzusätzen, welche sich in artgleiche, artähnliche sowie artfremde Werkstoffe klassifizieren lassen. Artfremde Zusätze, wie bspw. Nickelbasis- oder austenitische Chrom-Nickel-Legierungen, lassen sich unter Einhaltung limitierter Zwischenlagentemperaturen und Energieeinbringung schweißtechnisch gut verarbeiten. Eine Vorwärmung und Wärmenachbehandlung ist i. A. nicht notwendig. Sie sind aufgrund ihres Legierungssystems jedoch sehr kostenintensiv und weisen z. T. geringere Festigkeiten als der Grundwerkstoff auf. Zudem unterscheidet sich das thermische Expansionsverhalten vom Grundwerkstoff, sodass bei Temperaturveränderungen Spannungen und bei zyklischer Veränderung eine Ermüdung eintreten können. Um das hohe Festigkeitsniveau der Grundwerkstoffe auszunutzen zu können, können beim MSG- und WIG-Schweißen artgleiche Zusätze eingesetzt. Diese erfordern jedoch aufgrund ihres metallurgischen Verhaltens teilweise eine Wärmenachbehandlung zur Einstellung des erforderlichen Gefügezustandes.
Es wird zunächst die schweißtechnische Verarbeitung des nickellegierten kaltzähen Druckbehälterbaustahl X8Ni9 im Allgemeinen vorgestellt. Aufbauend werden metallographische, mechanisch-technologische und chemische Untersuchungen zur Entwicklung eines artgleichen UP-Schweißzusatzes für die schweißtechnischen Verarbeitung des X8Ni9 sowie die Prozessqualifikation mit Wärmenachbehandlung der Schweißnähte dargestellt. Weiterhin wird eine praxistechnische Umsetzung im LNG-Tankbau für schiffbauliche Anwendungen exemplarisch aufgezeigt.


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