Entwicklung einer verifizierten Prozedur für die zuverlässige schweißtechnische Instandsetzung von Großbauteilen: Ausführung, Bemessung und Lebensdauerbewertung

Vorhabenbeschreibung:

Ein bedeutender Anteil der Tragstrukturen im Industrie- und Anlagenbau in Deutschland ist in Stahlbauweise ausgeführt. Betriebsbeanspruchungen, die während der Nutzungsdauer dieser Konstruktionen auftreten, führen zur Werkstoffermüdung mit anschließender Rissinitiierung und damit zu einer begrenzten Lebensdauer. Der deutschen Volkswirtschaft entstehen durch die erforderlichen Instandhaltungs- und Sanierungsmaßnahmen hohe und stetig zunehmende Kosten. Da es für die Sanierungsmaßnahme Reparaturschweißen bisher weder normativ geregelte Vorgehensweisen noch validierte Ausführungskonzepte gibt, ist der Nutzen einer Reparaturschweißung, obwohl diese bei Sanierungen im Regelfall zum Einsatz kommt, derzeit nicht abschätzbar. Die durch das Reparaturschweißen eingetragenen Eigenspannungen sind vor allem in Hinblick auf die Berücksichtigung beim Ermüdungsnachweis unbekannt. Die Untersuchung und Klärung dieser Problemstellung ist somit von großer baupraktischer und industrieller Bedeutung. Im Mittelpunkt des Projektes stehen Bauteile mit hohen Zwängungen. Die Werkstoffe reichen von Baustählen bis hin zu innovativen hochfesten Stählen für Leichtbauanwendungen. Als Ergebnis soll KMU eine praxisgerechte Prozedur zur zuverlässigen Instandsetzung von rissbehafteten Konstruktionen zur Verfügung gestellt werden, die zum einen als praktische Anweisung zur geeigneten Planung und Durchführung einer Reparaturschweißung dient (Qualitätssicherung) und zum anderen die zuverlässige Restlebensdauerabschätzung instandgesetzter Kerbdetails ermöglicht. Die Prozedur soll zweistufig aufgebaut sein: Zum einen soll eine anwenderfreundliche Prozedur basierend auf dem Nennspannungskonzept abgeleitet werden, die vor allem für KMU eine robuste Restlebensdauerabschätzung ermöglicht. Zum anderen soll eine Expertenprozedur entwickelt werden, bei der mit Finite-Elemente-Simulationen und geeigneten Schädigungskonzepten eine Reparaturschweißung bezüglich der Restlebensdauer individuell bewertet werden kann.