Page 17 - Stil 02 2017

WERKSTOFFE – Beispiel Pipeline: Gefügesimulation für Arktis-Großrohre
Etwa 25 % der Erdgasreserven liegen in der Arktis. Wegen des Permafrostes benötigen dort Gaspipe- lines einen großen Rohrdurchmesser, hohe Be- triebsdrücke und dicke Rohrwände. Dies führt zu höheren Anforderungen an Festigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit der Großrohre.
Der Schweißprozess bei der Rohrfertigung führt zu Gefügeveränderungen in der Wärmeein uss- zone (WEZ), welche die Zähigkeit beeinträchtigen können. Im Au rag der EUROPIPE GmbH bildet die Charakterisierung der WEZ deshalb einen Schwerpunkt der Werksto entwicklung von Salz- gitter Mannesmann Forschung (SZMF). Zugleich untersuchen Simulationen der Gefügeentwicklung in der WEZ den Zusammenhang zwischen der Stahlzusammensetzung, dem Schweißprozess und dem daraus resultierenden Gefüge.
Die Simulationen können Prozessparameter und Stahlzusammensetzung stärker variieren, als es in betriebliche Experimenten möglich wäre.
So konnte etwa ermittelt werden, dass weniger Schweißenergie das unerwünschte Kornwachstum in der WEZ kaum beein usst.
Während der Abkühlung kann eine Phasenum- wandlung über einen breiten Temperaturbereich zu schädlichen Gefügeanteilen führen, welche die Zähigkeit bei tiefen Temperaturen reduzieren. Heute kann dieser Vorgang in Abhängigkeit von der Stahlzusammensetzung simuliert werden. Dies ermöglicht es, kün ig die Anteile schädlicher Gefügebestandteile selbst für bisher nicht genutzte Stahlzusammensetzungen abzuschätzen und die Legierungen so zu wählen, dass sich die negativen E ekte vermindern.
Erdgas aus der Arktis: Die Ansprüche an die Großrohre für die Pipelines werden simuliert
„Der Trend geht in Richtung
Simulation“
STIL sprach mit dem Geschä sführer Dr. Benedikt Ritterbach über die Bedeutung von Simulation
Dr. Benedikt Ritterbach: „Simulation als Ergänzung zur experimentellen Forschung“
ie Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH (SZMF) ist eines der führenden Stahlforschungsinstitute in Europa. Über 300 Mitarbeiter entwickeln an den Standorten Salzgitter und Duis- burg Zukun stechnologien rund um den Werksto Stahl.
STIL: Worin besteht die Hauptaufgabe der Salzgitter Mannesmann Forschung?
Dr. Ritterbach: Neben der klassischen Werksto entwicklung sind weitere Schwerpunkte die Produkt- und Prozessentwicklung, die Ober ächen- und Anwendungstechnik, aber auch die Konzeptionierung und der Bau von Prüfanlagen sowie zahlreiche Dienstleistungen. Ein Schwerpunkt im Rahmen unseres Innovationsmanagements ist außerdem das Aufspüren und Analysieren der für die Bereiche Stahl und Röhren relevanten Trends.
STIL: Werden auch die Innovationsmethoden und -verfahren selbst wei- terentwickelt?
Dr. Ritterbach: Ja natürlich, denn die E zienz unserer FuE-Prozesse spielt eine ganz wesentliche Rolle. Der Trend geht dabei verstärkt in Richtung computergestützter numerischer Simulationen, nicht als Ersatz, sondern als Ergänzung zur experimentellen Forschung. Dabei werden immer feiner au ösende Methoden und hochleistungsfähigere Simulationsso ware auf Basis von Werksto - und thermodynamischen Datenbanken eingesetzt. Unsere grundsätzliche Herausforderung dabei ist es, Innovationen aus dem Labormaßstab in industrielle Größenordnungen umzusetzen.
STIL: Welche weiteren Schritte Richtung Simulation wird es geben, und welche Rolle spielt hier die Simulation?
Dr. Ritterbach: Der nächste Schritt besteht darin, das Verhalten unserer Produkte bei der Weiterverarbeitung durch den Kunden oder die Eigen- scha en eines aus unserem Material gefertigten Bauteils mithilfe von Simulationen exakt vorherzusagen. Wir setzen in diesem Zusammenhang mathematisch-statistische Methoden, Finite-Elemente-Berechnungen und die Daten zerstörungsfreier Prüfung ein. Die Entwicklungsmethoden selbst werden also ebenfalls mit beachtlicher Geschwindigkeit weiterentwickelt. Das ist „Advanced Research and Development“ vom Feinsten.
STIL 17
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