Untersuchung des Festigkeits­verhaltens beim Schweißen druckbelasteter Gashochdruckleitungen

Mithilfe der Technologie "Schweißen unter Druck" können gasführende Leitungen im Betrieb repariert und erweitert werden. Dazu wird der betroffene Leitungsabschnitt mit einer Induktionsglühanlage vorgewärmt und beispielsweise ein T-Stück aufgeschweißt. Für die sicherheitstechnische Bewertung der geschweißten Rohrleitung und die Optimierung der Technologie "Schweißen unter Druck" werden die Vorwärmung und das Schweißen der druckbelasteten Leitung in einem Computermodell abgebildet. Die Temperaturverteilung im vorgewärmten Rohr wird mit dem Finite-Differenzen-Verfahren numerisch ermittelt. Dabei wird ein eindimensionales Modell verwendet, welches das Temperaturprofil vereinfacht in axialer Richtung der Rohrleitung betrachtet. Der maßgebende Wärmeübergang zwischen Rohrleitung und Gasströmung wird durch numerische Strömungssimulation untersucht. Die Simulation des Schweißprozesses erfolgt mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode, wobei die Schweißquelle auf Basis der bekannten doppelellipsoiden Volumenwärmequelle nach GOLDAK modelliert wird. Anhand der berechneten Temperaturverteilung lassen sich Vorhersagen bezüglich der während des Schweißens zu erwartenden Gefügeumwandlungen treffen. Eine nachfolgende Spannungsanalyse erlaubt Aussagen zur Belastung der Schweißnaht sowie zu auftretenden Eigenspannungen.