Armdicke Seile am Meeresgrund

Beim Fördern von Öl und Gas auf dem Meer herrschen raue Bedingungen. Seile, die hier zum Einsatz kommen, sind besonderen Belastungen ausgesetzt. Sie dienen als stehende Seile für Abspannungen und Verankerung der Förderplattformen oder als laufende Seile beispielsweise für Kräne oder für Montagearbeiten am Meeresgrund.

Um Offshore-Förderanlagen in großen Meerestiefen realisieren zu können, müssen die Seile auf Grund des Eigengewichts mit zunehmender Wassertiefe überproportional dimensioniert werden. Dies führt zu Seilkonstruktionen und Seilgewichten, die in dieser Form in kaum einem anderen Bereich vorkommen: Die verwendeten armdicken Stahlseile haben eine Bruchlast von bis zu 1.800 Tonnen, dass heißt, sie könnten Lasten diesen Gewichts tragen. Damit die Seile wirklich halten, müssen sie überprüft werden.

Das Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart (IFT) ist in Kooperation mit der Acergy Group, einem Partner aus der Offshore-Industrie, an einem internationalen, weltweit einmaligen Test-Programm beteiligt.

Die Wissenschaftler und Ingenieure des IFT prüfen Seile, die aus hochfestem Stahldraht bestehen, einen Nenndurchmesser von 109 Millimeter besitzen und eine Bruchlast von rund 1.000 Tonnen haben. Um die Lebensdauer für den zukünftigen Offshore-Einsatz vorherbestimmen und optimieren zu können, werden die Stahlseile einem Dauerbiegeversuch ausgesetzt. Der Einsatzbereich der vom IFT geprüften Seile ist das sogenannte A&R (Abandonment and Recovery) von Pipelines und die Installation von Infrastruktur auf dem Meeresboden.

Zum A&R gehören Prozesse wie das Ablegen und Wiederaufnehmen der Pipeline am Meeresgrund in Tiefen bis zu 3.000 Metern oder auch das Ablegen des Pipelineendes, wenn dieses an die Förderanlage angeschlossen wird. Da die Einzeldrähte und die aus ihnen aufgebauten Litzen im Seil komplexen Beanspruchungen wie Zug, Querbelastung, Biegung, Torsion und lokaler Pressung unterworfen sind, ist es bisher nicht möglich, die Lebensdauer des Bauteils Seil mit analytischen Methoden zu bestimmen. Die Seilforschung ist deshalb zwingend auf experimentelle Untersuchungen angewiesen, um genaue Vorhersagen über die Lebensdauer eines Seiles in einer bestimmten Anwendung treffen zu können.

Eine norwegische Firma konstruierte für die Versuche des Forschungsprojekts eigens eine Dauerbiegemaschine, da es weltweit kein entsprechendes Gerät gab, das die notwendigen Lasten für Seile dieses Durchmessers realisieren konnte. Die Forscher des IFT prüfen daran die Seile im Dauerbiegeversuch und inspizieren sie begleitend magnetinduktiv und visuell. Danach erfolgt die Bestimmung der Restbruchkraft im Zugversuch sowie die manuelle Seilöffnung, um die gesammelten Daten zu verifizieren.

Die Ergebnisse der Versuche fließen in das individuelle Rope Monitoring System (RMS) ein, das auf den Schiffen und Plattformen eingesetzt wird. Dieses System überwacht den Verschleißzustand der kritischen Seilabschnitte im Betrieb vor Ort auf Basis der im Versuch gesammelten Daten und trägt damit zur Sicherheit der Offshore-Fördertechnik bei.

Das IFT widmet sich seit 1927 maßgeblich an der Seilforschung und ist an der Entwicklung wichtiger internationaler Standards beteiligt. Mit dem vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst geförderten Test-Programm für Seilanwendungen in der Offshore-Förderindustrie hat sich das Institut einen weiteren von seiner Forschung bisher nicht erfassten Fachbereich erschlossen.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Björn Ernst, Institut für Fördertechnik und Logistik, Tel. 0711/685-83755, e-mail: bjoern.ernst@ift.uni-stuttgart.de