Erschließung des hochfesten Stahls für den Schiffbau (AVIF-Nr. A 164)

Durchführende Stellen: Technische Universität Hamburg-Harburg (Prof. Fricke)

Bearbeitungszeitraum: 01.01.2001 - 31.12.2002

Abschlussbericht: CMT 1/2004


Projektzusammenfassung

 

Im Hinblick auf mögliche Anwendungen des hochfesten Stahls mit Streckgrenzen von bis zu 690 MPa in dickwandigen Bereichen der Schiffskonstruktion wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen konzentrierten sich auf die Schwingfestigkeit von Strukturdetails, die in den Längsverbänden des Schiffskörpers praktisch unvermeidbar sind und somit die Dimensionierung bestimmen: freie Blechkanten, Stumpfstöße ohne und mit Dickensprung sowie Langsspantstöße mit Abschweißlöchern. Im Vergleich zu den bislang verwendeten normal- und höherfesten Stählen mit einer Streckgrenze von bis zu 355 MPa ergaben sich für den untersuchten hochfesten Stahl zum Teil gleiche und zum Teil etwas höhere Schwingfestigkeiten. Mit Untersuchungen zur Rauigkeit und zum Eigenspannungszustand der Blechkanten sowie zum Nahtprofil der Stumpfstöße konnte das Schwingfestigkeitsverhalten erklärt werden. Allerdings wurden einige nachteilige Fertigungseinflüsse identifiziert, zu denen kleiner Heißrisse in den Stumpfstößen an dickeren Blechen sowie Anrisse gehören, die von entfernten Montagehilfsschweißungen ausgingen. Die erstgenannten Probleme sind jedoch weniger dem hochfesten Stahl als vielmehr der Verwendung rutiler Fülldrähte zuzuordnen. Ein Vergleich der Hauptspantquerschnitte von mittelgroßen Containerschiffen, für die in den oberen Längsverbänden bei der Dimensionierung verschiedene Stahlfestigkeiten angenommen wurden, zeigt, dass bei auf übliche Weise geschweißten Schiffskonstruktionen aus hochfestem Stahl aus Betriebsfestigkeitsgründen höchstens etwa doppelt so hohe Spannungen wie beim normalfesten Stahl zugelassen werden sollten, wobei in dem Fall an vielen Stellen die Kerbwirkung durch konstruktive oder fertigungstechnische Maßnahmen zu verringern ist. Bezogen auf das gesamte Stahlgewicht wären damit Einsparungen von knapp 5 % im Vergleich zu höherfestem Stahl möglich.

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