Maritime Bauteile optimal vor Korrosion schützen

Organische Korrosionsschutzsysteme für Schiffe und stationäre maritime Bauwerke – wie beispielsweise Schleusen, Offshore-Windenergieanlagen oder Transformatorenplattformen – versagen bevorzugt an mechanisch hoch beanspruchten Teilen der Konstruktion: an Schweißnähten und freien Kanten sowie in Übergangsbereichen mit wechselnder Beschichtungsdicke. Die Schäden stellen ein Sicherheitsrisiko dar und müssen daher repariert werden. Die Bearbeitung der Korrosionsschäden und das Neubeschichten der Nähte ist jedoch besonders zeit- und kostenaufwändig.

Die Gründe für das bevorzugte Versagen an Schweißnähten sind nicht eindeutig bekannt. Besonders ungünstig wirken sich aus der Fertigung resultierende Eigenspannungen aus, die im Bereich von Schweißnähten in Höhe der Werkstoffstreckgrenze liegen können. Weiterhin wird das Versagen von Korrosionsschutzsystemen auf Schweißnähten vielfach auf eine vergleichsweise schlechte Haftung der Beschichtung auf den Schweißnähten zurückgeführt, weshalb sowohl im Schiffbau als auch für Offshore-Windkonstruktionen z.T. extrem hohe Vorbereitungsgrade der Nähte vor dem Beschichten vorgeschrieben werden. Der vielfach vorgeschriebene Grad „P3“ verlangt u.a.:

• vollständiges Entfernen von Schweißspritzern, -schlacken und Randkerben,
• Glattschleifen der Nahtoberfläche,
• Ausschleifen und Auffüllen von Poren und von Endkratern.

Auch sind die Einflüsse der im Stand der Technik genutzten bzw. der alternativ möglichen Vorbehandlungsverfahren für die Schweißnahtvorbereitung nicht ausreichend verstanden.

Untersuchung von Korrosionsmechanismen an Schweißnähten

Ergänzend zu vorherigen F&E-Projekten soll in „SKALa“ eine Reihe unterschiedlicher, lokal mechanisch besonders beanspruchter schiffbaulicher/Offshore-Konstruktionselemente auf Beschichtungsversagen und Korrosionsmechanismen an Schweißnähten untersucht werden. Mit einem umfangreichen Versuchsprogramm soll auch den vermuteten, aber bislang nicht nachgewiesenen Faktoren, wie z.B. Art der Beschichtungsstoff-Applikation, Umgebungsbedingungen, Untergrundvorbereitung und mechanische Beanspruchungen, nachgegangen werden.

Es soll ein umweltfreundliches, (mechanisch) flexibles und „schweißnahttolerantes“ Beschichtungssystem entwickelt werden. Dieses Beschichtungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass es den für Schweißnähte typischen Anforderungen hinsichtlich Applikation/Filmbildung und mechanischer Beanspruchung angepasst ist und so einen länger wirkenden Korrosionsschutz als bisherige Systeme ermöglicht. Zudem soll auf Basis einer industriell verfügbaren Lasertechnik eine alternative Oberflächenvorbereitung für Stahlschweißnähte entwickelt und anwendungstechnisch nutzbar gemacht werden. Hierfür werden die mittels Laser einstellbaren Oberflächenzustände in Hinblick auf Schweißnahtoberflächenqualität, Korrosionsstabilität und Langzeitbeständigkeit einer nachfolgend applizierten Korrosionsschutzbeschichtung bewertet und mit Verfahren nach dem Stand der Technik sowie den typischerweise geforderten Oberflächengüten verglichen. Basierend darauf wird ein Leitfaden für die Laseroberflächenvorbereitung von Stahlschweißnähten entwickelt.

Modifikation der Systemtechnik

Parallel zur prozesstechnischen Entwicklung wird auch die Systemtechnik modifiziert, um eine hohe Prozesssicherheit, kurze Prozesszeiten und eine hohe Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Das Projekt unterstützt damit in hohem Maß das politische Ziel der wirtschaftlichen Nutzung maritimer Technologien.

Projektpartner sind die Muehlhan Holding GmbH (Koordinator), das Fraunhofer IFAM, die Clean-Lasersysteme GmbH, die Hermann GmbH, Sherwin Williams sowie die TU Hamburg (Institut für Konstruktion und Festigkeit von Schiffen). Das Forschungsprojekt läuft noch bis zum 30. Juni 2025, wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert und vom Projektträger Jülich betreut.