Derzeit wird bei den neuesten Containerschiffskonstruktionen der Einsatz von höherfestem Stahl YP47 mit einer Mindeststreckgrenze von 460 N/mm2 vorgesehen. Dieser als GL-E47EXP bezeichnete Werkstoff stellt für den Schiffbau eine völlig neue Materialklasse dar. Momentan sind, im Zusammenhang mit YP47 Stahl, Blechdicken von maximal 80 mm vorgesehen. Durch die Ausnutzung der im Vergleich höheren zulässigen Spannungen soll die erforderliche Blechdicke limitiert bzw. reduziert werden. Damit ergeben sich höhere dynamische Beanspruchungen. Neben der Sprödbruchproblematik ist beim Einsatz von YP47 Stahl der Nachweis einer ausreichender Betriebsfestigkeit der Konstruktion ein zentraler Punkt. Mit Hilfe von bruchmechanischen Berechnungen war es möglich, ein Sicherheitskonzept zur Vermeidung von Sprödbruch in YP47 Schweißverbindungen zu etablieren. Vor dem Hintergrund der praktischen Anwendbarkeit ist die bruchmechanische Basis des Konzeptes mit Hilfe eines zweistufigen Master-Curve Ansatzes in Zähigkeits- und Qualitätsanforderungen transferiert worden. Es konnte gezeigt werden, dass wiederkehrende betriebliche Inspektionen mit einem Inspektionsintervall von 5 Jahren, wobei die erste Inspektion nach 10 Jahren erfolgt, im Hinblick auf oberflächennahe Fehlstellen, unverzichtbar sind. Damit verbunden ist die Abkehr vom 'Life Cycle Design' und die Einführung eines 'Inspection Based Designs', das in anderen Branchen für dynamisch hoch beanspruchte Bereiche bereits erfolgreich etabliert ist, wobei die Luft- und Raumfahrtindustrie hier sicherlich eine Vorreiterrolle spielt. Die Anpassung und Optimierung des Konzeptes anhand von differenzierten Detailanalysen ist dabei eine Aufgabe für die Zukunft.
Anforderungen für den Einsatz von hochfestem Stahl im Schiffbau
2009
15 Seiten, 10 Bilder, 2 Tabellen, 9 Quellen
Conference paper
German
Schiffbau , Großcontainer , hochfester Stahl , Blechdicke , Zugbeanspruchung , Sprödbruchverhalten , Schweißverbindung , Schweißnaht , Rissbildung , Risswachstum , Sicherheitsanalyse , Finite-Elemente-Methode , Oberflächenriss , Risstiefe , Risslänge , Rissprüfung , Inspektionssystem , Betriebsfestigkeit , Lebensdauer
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