Automatisierte Schweißnahtnachbehandlung für Offshore‐Windenergieanlagen. Issue 10 (23rd September 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Dänekas, Christian; Heikebrügge, Steffen; Kulikowski, Jan; Heide, Klaas Maximilian; Schaumann, Peter; Breidenstein, Bernd; Bergmann, Benjamin
• Is Part Of: Stahlbau. Volume 91:Issue 10(2022)
• Page Start: 683
• Page End: 695
• Publication Date: 2022-09-23
• Subjects: Festwalzen -- Schweißnahtnachbehandlung -- Ermüdung -- Eigenspannungen -- Laserliniensensor -- Spannungskonzentration; deep rolling -- post weld treatment -- fatigue -- residual stresses -- laser line sensor -- stress concentration; Versuche -- Werkstoffe; Experiments -- materials; Building, Iron and steel -- Periodicals; Strains and stresses -- Periodicals; 624
• DOI: 10.1002/stab.202200050
• Languages: English
• ISSNs: 0038-9145

Abstract

Abstract: Für die Umsetzung der klimapolitischen Ziele ist eine wirtschaftliche und ressourcenschonende Bauweise von Offshore‐Windenergieanlagen (OWEA) dringend erforderlich. Die Erhöhung der anzusetzenden Ermüdungsfestigkeit durch den Einsatz hochfester Stähle und durch die Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsmethoden bietet großes Potenzial zur Senkung des Materialeinsatzes und der Kosten bei Monopiles. Speziell in der automatisierten Fertigungskette der OWEA bieten sich automatisierte Prozesse wie das Festwalzen an. Festwalzen ist ein im Maschinenbau etabliertes mechanisches Bearbeitungsverfahren zur Erhöhung der Verschleiß‐ und Ermüdungsfestigkeit von metallischen Komponenten. Der vorliegende Aufsatz stellt Ergebnisse des Festwalzens als neuartige Nachbehandlungsmethode zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißnähten dar. Es werden die Oberflächen‐ und Randzoneneigenschaften UP‐geschweißter Stumpfnahtstöße aus einem Baustahl der Güte S355MLO vor und nach dem Festwalzen gezeigt. Um den Einfluss des Festwalzens auf die Nahtgeometrie zu quantifizieren, werden zusätzlich Ergebnisse von Messungen mit einem Laserliniensensor dargestellt. Abschließend werden die Ergebnisse der Ermüdungsversuche diskutiert, die das große Potenzial des Festwalzprozesses als Schweißnahtnachbehandlungsmethode aufzeigen. Abstract: Automated post weld treatment for offshore wind turbines A more economical and resource‐saving construction of offshore wind energy converters (OWEC) is necessary in order to implement climate policy objectives. The increase of the fatigue resistance by using high‐strength steels and by applying post‐weld treatment methods offers great potential for reducing the use of materials and costs for monopiles. Specifically, in the automated OWEC manufacturing chain, automated processes such as deep rolling are a suitable option. Deep rolling is an established process in mechanical engineering for increasing the wear and fatigue resistance of metallic components. This paper presents results of deep rolling as a new post treatment method to increase the fatigue strength of welds. The surface and subsurface zone properties of submerged arc welded butt joints made of a structural steel grade S355MLO before and after deep rolling are shown. In order to quantify the influence of deep rolling on the weld geometry, measurements of a laser line sensor are presented. Finally, the results of fatigue tests are discussed, which show the great potential of the deep rolling process as a post weld treatment method.