P 820 - Entwicklung von Solarabsorbern in Stahlbauweise auf Basis partiell plattierter Hybridhalbzeuge

P 822 - Einsatz des Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahrens an längsnahtgeschweißten Großrohren der Güte API-X80/ -X100 zur Steigerung der Zähigkeit und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit Moderne Öl- und Gaspipelines werden zu einem erheblichen Anteil aus längsnahtgeschweißten Großrohren der API-Stahlgüten X65 (L450, 1.8726) und X70 (L485, 1.8727) hergestellt. Ständig wachsende Erdgas-und Erdölförderraten in Verbindung mit Wandstärkenminimierung oder Betriebsdruckerhöhung erfordern zukünftig entsprechende Werkstoffsubstitutionen durch moderne höherfeste Werkstoffe, wie z.B. API-X80 (L555, 1.xxxx), X100 (L690, 1-xxxx) und X120, mit hinreichender Festigkeit und Zähigkeit. 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 und -40°C bei wirtschaftlichen Prozessparametern definiert und systematisch untersucht. Für das Laser-MSG-Hybridschweißen der genannten hochfesten Pipelinewerkstoffe wurden geeignete Zusatzwerkstoffe (Massivdraht- und Fülldrahtelektrode) identifiziert und systematische Studien zur Abhängigkeit der Zähigkeit vom Erstarrungsverhalten und der erzielbaren Aufmischungstiefe durchgeführt. Eine erhöhte Wirtschaftlichkeit beim Einsatz der Laserhybrid-Technologie wird vor allem in der geänderten Nahtvorbereitung gesehen. Eine konstruktive Änderung der Fugenform führt zu der Reduzierung des Nahtvolumens und somit zu der erheblichen Senkung der Produktionskosten, weil in diesem Fall die erforderliche Menge des Zusatzwerkstoffes zum Auffüllen der Naht reduziert wird. Anhand von angefertigten Demonstratoren wird eine ca. 2,7-fache Reduzierung des Nahtquerschnittes und somit der erforderlichen Menge des Zusatzwerkstoffes nachgewiesen. Das IGF-Vorhaben 16415 N der FOSTA –Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich 9.3 "Schweißtechnische Fertigungsverfahren", Berlin, durchgeführt und über die AiF im Rahmen des Pro-gramms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie auf-grund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autoren: M. Rethmeier, S. Gook, A. Gumenyuk Veröffentlichung: 2013

P 823 - Weiterentwicklung eines optimierten korrosionsgeschützten Systems für niedrig legierten Baustahl mit einer thermisch gespritzten Schutzschicht auf Basis modifizierter Zink- legierungen als Ergänzung zum Stückverzinken von Bauteilen Für den kathodischen Korrosionsschutz von Stahlstrukturen, die nicht stückverzinkt werden können, ist das Thermische Spritzen ein alternatives Verfahren. In diesem Forschungsvorhaben wurden neue thermisch gespritzte Beschichtungswerkstoffe auf ZnCr-, ZnSnAl- und ZnMgAl-Basis als Ergänzung zu feuerverzinkten Beschichtungen entwickelt, wobei die letztgenannte Legierung Korrosionsschutzeigenschaften aufweist, die besser einzustufen sind als die von ZnAl15 (zurzeit häufig eingesetzt). Die entwickelten Schichten sowie relevante Referenzwerkstoffe wurden zunächst einer Grundcharakterisierung zur Bestimmung von Porosität, Mikrohärte, chemische Zusammensetzung und Haftfestigkeit unterzogen. Zur Evaluierung der Korrosionsfestigkeit der untersuchten Systeme wurden elektrochemische Korrosionsuntersuchungen, der Salzsprühnebeltest und der VDA-Wechseltest durchgeführt. Die elektrochemischen Korrosionsuntersuchungen zeigten, dass die Korrosionsgeschwindigkeiten von ZnMgAl und ZnAl15 am geringsten sind. Im Salzsprühnebeltest wurden Ble-che ohne organische Beschichtung sowie mit zwei organischen Deckschichten bis zu 2.448 h ausgelagert und anschließend makro-/mikroskopisch bewertet. Mit organischer Beschichtung zeigte kein metallisches Schichtsystem einen Ausfall während der Testlaufzeit. Bei den Salzsprühnebeltests ohne organische Deckschicht war bei der ZnMgAl-Legierung dergeringsten korrosive Angriff zu sehen. Eine chemische Analyse der gebildeten Korrosionsprodukte wies Analogien zu bandverzinkten ZnMgAl-Legierungen auf. Im VDA-Wechseltest hatten die thermisch gespritzten Systeme mit geringem Al-Anteil die geringste Korrosionsunterwanderung an einem künstlich eingebrachten Riss. Parallel zu den Korrosionsuntersuchungen wurde die Nachhaltigkeit der betrachteten Schichtsysteme evaluiert, wobei auch ein Kostenvergleich vorgenommen wurde, um das Potential der jeweiligen Technologien (Feuerverzinken / Thermisches Spritzen) und verwendeten Werkstoffe bewerten zu können. Wird eine Nutzungsdauer von länger als 40 Jahren angestrebt, dann stellen die Beschichtungssysteme mit TS-Schichten aus ZnAl15 und ZnMgAl in der Gesamtbewertung die nachhaltigsten Lösungen für den Korrosionsschutz dar. Eine 2-jährige Freibewitterung ausgewählter Schichtsysteme seit Juni 2012 soll die gewonnen Erkenntnisse aus den durchgeführten Laborversuchen untermauern. Das IGF-Vorhaben 16434 N der FOSTA –Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Vorhaben wurde am Lehrstuhl für Oberflächentechnik im Maschinenbau, RWTH Aachen, am Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen, und am Institut und Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau, RWTH Aachen, durchgeführt. Autoren: K. Bobzin, C. Schulz, W. Bleck, T. Ingendahl, M. Feldmann, C. Heinemeyer Veröffentlichung: 2013

P 827 - Entwicklung eines Eurocode-basierten Bemessungskonzepts für Klebverbindungenim Stahlbau (in Anlehnung an DIN EN 1990) Trotz vieler Vorteile des Fügeverfahrens Kleben konnte sich diese Technologie noch nicht im Bauwesen im Allgemeinen und speziell im Stahlbau etablieren. Grund hierfür sind Zweifel der Tragwerksplaner, Architekten und Bauherren an der Nachweisbarkeit, Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit von geklebten Stahlkonstruktionen. Um die innovative Klebtechnik auch dem Bauwesen nutzbar zu machen, ist es erforderlich Klebverbindungen normungsnah aufzuarbeiten. Das Forschungsprojekt hat die Entwicklung von Bemessungskonzepten für Klebverbindungen im Stahlfassadenbau zum Ziel. Veröffentlichung: 2013 Autoren: Prof. Dilger, Prof. Pasternak

P 828 - Robustheit und Zuverlässigkeit der Berechnungsmethoden von Klebverbindungen mit hochfesten Stahlblechen unter Crashbedingung Das vorausgegangene Projekt Methodenentwicklung zur Berechnung von höherfesten Stahlklebverbindungen des Fahrzeugbaus unter Crashbelastung (P676) wurde im Frühjahr 2007 abgeschlossen. Die geleisteten Arbeiten werden in der industriellen Anwendung als Grundlage für die Crashberechnung von Fahrzeug(teil)modellen und Komponenten verwendet. Insgesamt fünf Materialmodelle für Klebstoe bzw. Klebschichten gingen aus dem Projekt hervor. Eine Auswahl eines zu bevorzugenden Modells konnte auf Grundlage der damaligen Projektergebnisse nicht getroen werden. Ebenfalls oen blieb die Frage nach der Robustheit der Verfahren und der Zuverlässigkeit der Vorhersagen. An diesen Punkten setzte das aktuelle Projekt an. Bei den Modellen  erfolgte eine Fokussierung auf zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze sowie deren Weiterentwicklung. Die Experimente wurden in ihrer Bandbreite von Lastfällen und Belastungsgeschwindigkeiten gegenüber dem Vorgängerprojekt erweitert und in ihrer Messtechnik verbessert. Analysiert wurden sowohl die Messunsicherheit als auch die Streuung der Ergebnisse. Diese Informationen wurden bei der Parameteridentikation aufgegrien, um die Zuverlässigkeit und Sensitivität der Parameter zu ermitteln. Die Auswirkung der Unsicherheit der Parameter wurde wiederum in den Simulationen der Validierungsversuche betrachtet. Insgesamt konnte somit ein Bild von der Genauigkeit der weiterentwickelten Verfahren zur Modellierung und Parameteridentikation gewonnen werden. Ferner zeigen die Analysen auf, bei welchen Experimenten eine Reduktion der Streuung besonders zur Erhöhung der Vorhersagegenauigkeit der Modelle beitragen würde und inwiefern die experimentelle Datenbasis eine Modellreduktion nahelegt. Ein mindestens ebenso groÿen Einuss wie die Streuung der Experimente zur Parameteridentikation hatte ihre Auswahl, beispielsweise die Verwendung des Zugscher- oder Druckscherversuchs zur Charakterisierung des Schubverhaltens. Diverse Validierungsversuche wurden mit mehreren Parametersätzen simuliert, woraus die Versuche zur Parameteridentikation bestimmt wurden, welche zur besten Übereinstimmung mit den Experimenten führten. Allerdings konnte nicht abschlieÿend geklärt werden, warum nicht alle Versuche mit einem Parametersatz gleichermaÿen gut simuliert werden können. Daher sind die Unterschiede zwischen Simulationen mit verschiedenen Parametersätzen als derzeitige Unsicherheit der Crashsimulation geklebter Strukturen zu verstehen. Im Mittel wurden Übereinstimmungen von Versuch und Simulation bis auf 20 % erzielt. Veröffentlichung: 2016 Autoren: Dr. M Brede, Dr.-Ing. O. Hesebeck, Dr.-Ing. St. Marzi, Dipl.-Math. Techn. N. Nörenberg, Dr. M. May, Dipl.-Ing. S. Kilchert, M.Sc. H. Voß, Prof. Dr.-Ing. A. Matzenmiller, Dr.-Ing. F. Burbulla, Dr. D. Memhard, Dr. W. Böhme, M.Sc. J. Lienhard, Dipl.-Ing. (FH) C. Fehrenbach