Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rohre aus hochfesten Stähle mit Laser-MSG-Hybridverfahren sicher geschweißt

26.09.2012
Das Forschungsvorhaben "Einsatz des Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahrens an längsnahtgeschweißten Großrohren der Güte API-X80/ -X100 zur Steigerung der Zähigkeit und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit" wurde seit Frühjahr 2010 durch den Fachbereich 9.3 "Schweißtechnische Fertigungsverfahren" der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin, unter der Leitung von Professor Dr. Michael Rethmeier durch Dr.-Ing. Andrey Gumenyuk und Dr. Sergej Gook bearbeitet und Anfang 2012 erfolgreich abgeschlossen.

Moderne Öl- und Gaspipelines werden zu einem erheblichen Anteil aus längsnahtgeschweißten Großrohren der API-Stahlgüten X65 und X70 hergestellt. Ständig wachsende Erdgas- und Erdölförderraten in Verbindung mit Wanddickenminimierung oder Betriebsdruckerhöhung erfordern zukünftig entsprechende Werkstoffsubstitutionen durch moderne höherfeste Werkstoffe, wie z.B. API-X80, X100 und X120, mit hinreichender Festigkeit und Zähigkeit.


Schweißprozess in PC-Position

Zur schweißtechnischen Fertigung dieser Rohre kommt das UP-Schweißverfahren zum Einsatz. Zuvor wird die gesamte Rohrlänge mit einer durchlaufenden MSG-Heftnaht geschweißt. Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit soll dieser Prozessschritt durch das Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahren ersetzt werden.

Für den sicheren Betrieb von Großrohren ist neben der Beachtung der Festigkeitseigenschaften vor allem die geforderte Kerbschlagzähigkeit der Schweißverbindung einzuhalten. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens als primäres Forschungsziel das Erreichen einer hinreichenden Zähigkeit im Temperaturbereich von -60 C bis -40 °C bei wirtschaftlichen Prozessparametern definiert und systematisch untersucht.

Das innovative Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahren ermöglicht eine deutliche Erhöhung der durchschweißbaren Steghöhe beim Rohrlängsnahtschweißen, was zu Wirtschaftlichkeitssteigerungen in der Rohrfertigung führt. Eine erhöhte Wirtschaftlichkeit beim Einsatz der Laserhybrid-Technologie wird, vor allem, in der geänderten Nahtvorbereitung gesehen. Die konstruktive Änderung der Fugenform führt zur Reduktion des Nahtvolumens, was der Reduktion des Bedarfs an Zusatzwerkstoff bei Auffüllen der Naht entspricht. Somit werden die Produktionskosten erheblich gesenkt. Werkstoffseitig besteht der positive Effekt der Laserhybrid-Technologie darin, dass der Wärmeeintrag deutlich reduziert wird und sich dadurch die mechanisch-technologischen Eigenschaften der Schweißverbindung verbessern.

Im Rahmen dieses Projektes konnte gezeigt werden, dass keine prinzipielle Problematik beim Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen von DY-Längsnähten mit unterschiedlichen Steghöhen bis zu 14 mm besteht, vorausgesetzt, die Prozessparameter sind richtig eingestellt. Die Untersuchungen der Aufmischungsverhältnisse haben gezeigt, dass die maximale Eindringtiefe des Zusatzwerkstoffes bei ca. 14 mm liegt, wobei in den Laserhybridnähten Bereiche mit unterschiedlichen Aufmischungsverhältnissen festgestellt wurden. Die eingesetzte Art des MSG-Lichtbogens hatte keinen erkennbaren Einfluss auf die Aufmischung im Laseranteil der Laserhybridnaht.

Für die Schweißversuche wurden sowohl Massivdrähte als auch Fülldrähte unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung eingesetzt und der Einfluss der verwendeten Schweißzusätze auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften der Laserhybridnähte untersucht. Es wurde gezeigt, dass die erzielten Werte der Kerbschlagarbeit bei tiefen Testtemperaturen für beide untersuchten Stähle X80 und X120 ausreichend hoch sind, wobei die besten Ergebnisse aufgrund hoher Minimalwerte der Kerbschlagarbeit mit den Metallpulverdrähten erreicht wurden. Die untersuchten Festigkeitseigenschaften der Laserhybridnähte zeigen, dass deren Werte die Anforderungen der in der Pipeline-Branche geltenden Normen erfüllen.

Im Rahmen von Schweißversuchen konnte festgestellt werden, dass das Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahren bei untersuchten hochfesten Stählen API X80 und X120 reproduzierbar zu Schweißverbindungen mit anforderungsgerechten Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften führt. Vorausgesetzt ist vor allem die passende Auswahl der Kantenvorbereitung, Prozessparameter und Zusatzwerkstoffe.

Das IGF-Vorhaben 16415 N (P 822) "Einsatz des Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahrens an längsnahtgeschweißten Großrohren der Güte API-X80/ -X100 zur Steigerung der Zähigkeit und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit" der FOSTA - Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Sohnstr. 65, 40237 Düsseldorf wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke e.V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministeriums Wirtschaft und Technlogie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Mitglieder der FOSTA sind führende Stahlhersteller, Stahl verarbeitende Unternehmen und Forschungsinstitute. Zu den Mitgliedern gehören Arcelor Mittal Bremen GmbH, Arcelor Mittal Eisenhüttenstadt GmbH, ArcelorMittal Steel Germany GmbH, Deutsche Edelstahlwerke GmbH, Edelstahl Vereinigung, Georgsmarienhütte GmbH, Salzgitter AG Stahl und Technologie, Saarstahl AG, Stahlwerk Thüringen GmbH, ThyssenKrupp Nirosta GmbH, ThyssenKrupp Steel Europe AG, V & M DEUTSCHLAND GmbH, voestalpine Stahl GmbH, Benteler AG, Daimler AG, Volkswagen AG u.a.

Rainer Salomon | idw
Weitere Informationen:
http://www.stahlforschung.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht 3D-Druck jetzt auch mit Glas möglich
20.04.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Kluge Laserbearbeitungsköpfe im Digitalzeitalter
13.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten