Optimierung des Tragverhaltens unter Wasser gefügter Bolzenschweißverbindungen großer Dimensionen für Reparatur-und Instandhaltungsmaßnahmen

Zunehmende Baumaßnahmen im Offshore- und traditionellen Stahlwasserbau bedingen einen steigenden Bedarf an Unterwasserschweißarbeiten. Sämtliche Maßnahmen zur Instandhaltung, Schadensbeseitigung und Lebenszeitverlängerungen von Unterwasserbauwerken erfordern einfach und schnell montierbare Befestigungselemente an Stahlstrukturen in verschiedenen Wassertiefen. Das Fügen dieser Elemente mit dem unter Wasser typischen Lichtbogenhandschweißverfahren ist aufwendig und verursacht hohe Kosten, daher soll durch den Einsatz des Bolzenschweißens ein effektives und einfach handhabbares Fügeverfahren bereitgestellt werden. Da sich das Bolzenschweißen mit Hubzündung im konventionellen Stahl- und Schiffbau bewährt hat, soll unter Wasser eine Adaption mittels Abschirmvorrichtung zur Schaffung eines lokalen Schweißhabitats erzielt werden. Der negative Effekt des im Lichtbogen dissoziierenden Wassers soll dadurch verhindert werden. Weiterhin wird der Einfluss technischer Optimierungsansätze, wie Trocknung, Wärmebehandlung und Keramikringmodifizierung zur Vermeidung der Wasserstoffproblematik und Versprödung untersucht. Unter experimenteller Wassertiefensimulation in einer Druckkammer werden Schweißungen durchgeführt und der Einfluss relevanter Parameter auf die Ausbildung der Schweißverbindung ermittelt. Es werden mechanisch-technologische Untersuchungen zum Festigkeitsverhalten sowie die Ermittlung des eingetragenen diffusiblen Wasserstoffs in der Verbindung zur Qualifizierung des Verfahrens durchgeführt. Die Erkenntnisse münden in den Entwurf einer Richtlinie bzw. eines Merkblatts zur Auslegung und Ausführung von Bolzenschweißverbindungen im Unterwasserbereich. Somit soll Konstrukteuren und Anwendern, wie Bautauchereien, der Einsatz eines effektiven Fügeverfahrens für stiftförmige Befestigungselemente im Unterwasserbereich ermöglicht werden. Dadurch können Instandhaltungskosten von Offshore-Windenergieanlagen und Binnenwasserbauten sowie die Belastung der Taucher reduziert werden.
Projektpartner: Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik, Rostock