gwf Gas/Erdgas Gasnetze sind fit für die Energiewände (Vorschau)

Rohrnetz
Fachberichte
Bild 6.
Vergleich der berechneten
Temperaturverteilung mit
dem Schliffbild der
Kehlnahtschweißprobe.
berücksichtigt wird. Zudem ermöglichen verschiedene
Parameter eine sehr gute Anpassung des
Modells an die reale Schweißwärmequelle. Komplettiert
wird das Modell durch die Vorgabe von Anfangs‐,
Rand‐ und Übergangs-bedingungen. Bild 5 zeigt das
Finite-Elemente-Modell einer Kehlnahtschweißprobe,
das zur Modellverifikation und ‐kalibrierung verwendet
wird. Im Ergebnis der Simulation erhält man die
Temperaturverteilung im Modell für jeden Zeitpunkt
analog zur Schnittdarstellung in Bild 5 rechts unten.
Die Qualität der Berechnungsergebnisse lässt sich
durch Vergleich mit Schliffbildern der realen Schweißprobe
anhand der Ausdehnung des aufgeschmolzenen
Bereiches (Fusionslinie) und der Wärmeeinflusszone
(WEZ) beurteilen. Beispielhaft ist diese Vorgehensweise
in Bild 6 dargestellt. Die Fusionslinie ist im
Schliff als Übergang des hellen Schweißnahtbereiches
zum dunkleren Ring der WEZ erkennbar. Eine exakte
Übereinstimmung der Fusionslinie mit der 1500 °C‐
Isolinie der Simulation wird für das dargestellte Beispiel
noch nicht erreicht. Ursache dafür ist u. a., dass
die geradlinige Bewegung der Schweißelektrode in
Nahtrichtung in der Realität durch eine seitwärts
gerichtete Pendelbewegung überlagert wird. Dadurch
kommt es zu einer ellipsenähnlichen Ausprägung der
WEZ wie im Schliffbild, während bei fehlender Pendelbewegung
die Simulationsergebnisse kreisförmige
Konturen zeigen. Zur Verbesserung der Simulationsergebnisse
werden zurzeit weitere Untersuchungen
durchgeführt. Hierbei erfolgt eine intensive Zusammenarbeit
mit der Fachgruppe Fertigungstechnik der
Hochschule Mittweida, durch die auf Basis von Probeschweißungen
unter exakt definierten Rahmenbedingungen
die instationären Temperaturfelder während
des Schweißvorgangs aufgezeichnet und metallographische
Analysen durchgeführt werden. Experimentelle
Daten werden hierbei nicht nur für Einlagen,
sondern auch für Mehrlagenschweißungen erhoben,
deren Simulation im Vordergrund derzeitiger und
zukünftiger Arbeiten steht.
Danksagung
Die Autoren bedanken sich bei den maßgeblich beteiligten Mitarbeitern
Prof. M. Kuna, Dr. M. Scherzer, S. Rasche, H. Fischer, M. Pönitz sowie bei
Prof. P. Hübner (Hochschule Mittweida).
Literatur
[1] Pönitz, M.: Vorwärmung von gasdurchströmten Rohrleitungen.
Diplomarbeit, TU Bergakademie Freiberg, 2008.
[2] Abbas, Q. et al.: Numerical Simulation and Experimental Verification
of Air Flow through a Heated Pipe. International
Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering IJMME,
2010, 10 (02), S. 7–12.
[3] Koch, F.: Simulation des Mehrlagenschweißens druckbelasteter
Gashochdruckleitungen. Diplomarbeit, TU Bergakademie
Freiberg, 2011.
[4] Goldak, J., Chakravarti, A. and Bibby, M.: A New Finite Element
Model for Welding Heat Sources. Metallurgical Transactions
B (1984), 15 (2), S. 299–305.
Autoren
Dr.-Ing. Marco Enderlein
Technische Universität Bergakademie Freiberg |
Institut für Mechanik und Fluiddynamik |
Freiberg |
Tel. +49 3731 39-3387 |
E-Mail: Marco.Enderlein@imfd.tu-freiberg.de
Dipl.-Ing. Felix Koch
Technische Universität Bergakademie Freiberg |
Institut für Mechanik und Fluiddynamik |
Freiberg |
Tel. +49 3731 39-4131 |
E-Mail: Felix.Koch@imfd.tu-freiberg.de
Dipl.-Ing. Joachim Roßmann
ONTRAS - VNG Gastransport |
Leipzig |
Tel. +49 341 271116432 |
E-Mail: Joachim.Rossmann@ontras.com
April 2012
gwf-Gas Erdgas 247