Klebtechnisches Fügen von metallischen Rohrleitungen im Schiffbau (Fügen Rohrleitungen) [IGF-Nr. 17808 BG]

Durchführende Stellen: FhG AGP Rostock (Prof. Wanner), IFAM Bremen (Dr. Brede)

Bearbeitungszeitraum: 01.06.2013 bis 31.05.2015

 


Motivation / Ausgangssituation

Derzeit werden die Verbindungsstellen von Rohrleitungen im Schiffbau überwiegend geschweißt und teilweise mechanisch gefügt. Große Probleme bei der schweißtechnischen Verbindung von Rohren stellen die häufig beengten Arbeitsbedingungen an Bord sowie die zylindrische Form der Naht dar, die Zwangspositionen nach sich zieht. Bei allen geschweißten Verbindungen tritt zudem das Problem des Wärmeeintrags auf, was zur Zerstörung von organischen Beschichtungen und auch Verzinkungen in der direkten Umgebung der Schweißung sowie zu Deformationen oder Spannungen im Bereich der Verbindung führt. Eine Möglichkeit zum wärmefreien Fügen ist die Verbindung über mechanische Verbindungselemente. Die Verbinder sind jedoch nur bedingt Toleranz ausgeleichend und der Einsatz ist nur zulässig, wenn die Stelle einen Wartungszugang aufweist.

Als Lösungsansatz bietet sich die Anwendung eines klebtechnischen Fügeverfahrens an,
da dieses einen Großteil der kritischen Anforderungen direkt erfüllen kann:

1.  Wärmearmes Verfahren (ggf. Warmaushärtung notwendig)

2.  Wartungsfreie Verbindung

3.  Unter beengten Bedingungen einsetzbar

4.  Toleranzausgleichend

 

Zusammenfassung der geplanten Ziele und Lösungsschritte

Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines Verfahrens zur klebtechnischen Verbindung von Rohrleitungen im Schiffbau, welches folgende Anforderungen erfüllt:

  • Einhaltung der festigkeits-, dichtheits-, alterungs-, korrosions- und brandschutztechnischen sowie optischen Vorgaben
  • Industriell anwendbares Berechnungsverfahren zur Dimensionierung
  • Unter schiffbaulichen Montage- und Umgebungsbedingungen anwendbar
  • Vereinfachung der Bord- und Werkstattmontage bei beengten Bedingungen  / Zwangslagen
  • Produktivitätssteigerung in der Endmontage durch eine Verringerung der Prozesszeiten (insbes. Umgebungs- und Korrosionsschutz)

Als Referenzverbindungen sollen dabei im Projekt Luft- und Peilrohre als Vertreter der Klasse von mechanisch und medial gering beanspruchten Rohrleitungen und Kraftstoff- und Ölleitungen im Bereich des Antriebssystems als Vertreter der Klasse der mechanisch und medial hoch beanspruchten Rohrleitungen untersucht werden. Durch diesen Ansatz ist die Möglichkeit einer schnellen Adaption der Ergebnisse auf alle Rohrleitungsklassen gewährleistet.

Zur Erreichung der oben definierten Ziele sind folgende Lösungsschritte geplant:

  • Analyse der Anforderungen an die Verbindungstellen
  • Entwicklung eines angepassten Fügeprozesses (z.B. Injektionskleben oder 1K-Heiß-Muffe)
  • Dimensionierung der Verbindung durch Ermittlung charakteristischer Kennwerte und Abminderungsfaktoren sowie FEM-Simulation von Proben und Verbindungen
  • Entwicklung eines Verfahrens zur vereinfachten Nachweisführung
  • Nachweis der Gebrauchstauglichkeit durch Fügeversuche unter schiffbaulichen Bedingungen und anschließende Bauteilversuche

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