Einfluss korrosiver Medien auf die Schwingfestigkeit von Offshore-Windenergieanlagen

Abstract

Korrosion kann die Ermüdungsfestigkeit von Offshore-Stahlkonstruktionen aufgrund der durch Pitting Korro- sion verursachten Spannungskonzentration erheblich verringern. Zusätzlich zu den durch Pitting Korrosion verursachten Spannungskonzentrationen sind Offshore-Stahlkonstruktionen durch eine hohe Anzahl an Schweißnähten gekennzeichnet, die ebenfalls Spannungskonzentrationen verursachen und sich gegenseitig beeinflussen können. Daher wurden in dieser Untersuchung sowohl Proben aus Grundmaterial als auch stumpf- und kehlnahtgeschweißte Proben aus einem Baustahl S355 untersucht. Vor der Lagerung in einer Salzsprühnebelkammer wurden die Proben entsprechend den üblichen Verfahren für Offshore-Stahlkonstruk- tionen reinigungsgestrahlt. Nach einem Monat Einlagerungszeit wurden die Proben mit hochauflösenden 3D- Scannern aufgenommen und anschließend auf Ermüdung geprüft. Darüber hinaus wurden die Eigenspannun- gen untersucht. Die Ermüdungsversuche haben gezeigt, dass die Ermüdungsfestigkeit von Kehlnahtproben zum Beispiel durch Reinigungsstrahlen von 74 N/mm² im wie-geschweißten (as-welded) Zustand auf 158 N/mm² erhöht werden konnte. Durch die anschließende Korrosion sank die Ermüdungsfestigkeit auf 98 N/mm². Es konnte gezeigt werden, dass sowohl gleichmäßige Korrosion als auch einzelne Pits am Schweißnahtüber- gang die Schweißnahtgeometrie stark beeinflussen und damit die Ermüdungsfestigkeit reduzieren. Außerdem wurde festgestellt, dass die Ermüdungsfestigkeiten qualitativ mit den Eigenspannungen in den Proben korre- lieren und diese im Rahmen der Ermüdungsfestigkeitsberechnung in jedem Fall berücksichtigt werden müs- sen.