Spezialstähle und Verbundwerkstoffe für leichtere, umweltfreundliche Handelsschiffe
Die Ausbreitung von Rissen kann in großen Passagier- und Frachtschiffen katastrophale Folgen haben. Im sich mit diesem Problems zu befassen, untersuchte das EU-geförderte Projekt MOSAIC (Materials onboard: Steel advancements and integrated composites) zwei Lösungen, bei denen Stahl und Verbundwerkstoffen zum Einsatz kommen. Die Projektpartner führten hochfeste niedriglegierte (HSLA) Stähle und Verbundmaterialien ein, um spezifische Strukturteile von Stahlschiffen zu ersetzen. HSLA-Stähle mit besseren mechanischen Eigenschaften und höherer Korrosionsbeständigkeit zielen auf große Strukturkomponenten an Stellen mit Spannungskonzentration. Leichte Verbundmaterialen mit Korrosionsbeständigkeit werden in Betracht gezogen, um Rohrleitungen oder andere nicht-kritische Teile zu ersetzen. Um mögliche Alternativen für konventionelle Schiffsstähle zu finden, wählte das MOSAIC-Team fünf geeignete HSLA-Stähle aus, um sie zu charakterisieren. Es bewertete die Machbarkeit der Verwendung von Kompositen in Schiffskonstruktionen. Hierzu wurde eine Reihe von Faktoren untersucht, vom Entwurf bis zur Leistungssteigerung und zu den Kosten. Die Forscher testeten und charakterisierten die Verbundmaterialien vollständig, qualifizierten Schweißverfahren zwischen verschiedenen Stählen und studierten eine innovative Technik für das Verschweißen von HSLA-Stählen mit konventionellem Stahl. Außerdem führten sie Tests zu Ermüdungsrisswachstum, Bruchzähigkeit und Korrosion an verschiedenen verschweißten Stählen mit drei unterschiedlichen Schweißverfahren durch. Von Alternativen für Materialien in Bereichen, in denen häufig Risse auftreten, erhofft man in vielen Bereichen erhebliche Vorteile. Mit weniger Rissen werden die Wartungs- und Reparaturkosten sowie die Ausfallzeiten reduziert werden. Und weniger Mängel werden zu mehr Sicherheit führen. Leichtere Schiffsstrukturen führen auch zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch, was geringere Kosten und eine Reduzierung der Umweltbelastungen durch Schadstoffemissionen mit sich bringt. Insgesamt wird MOSAIC voraussichtlich die Lebensdauerkosten im Zusammenhang mit Produktion, Betrieb und Wartung von großen Handelsschiffen reduzieren.
Schlüsselbegriffe
Schiffe, Risse, MOSAIC, hochfeste niedriglegierte Stähle, Verbundwerkstoffe