Große Windkraftanlagen kostengünstig realisieren
Aktuell werden Flansche geschmiedet, für die es weltweit nur wenige Hersteller gibt, wodurch sie teuer und zeitaufwendig in der Produktion sind. Eine andere Herstellungsmethode erfordert neue Techniken und ein besseres Prozessverständnis. Das EU-finanzierte Projekt "Offshore wind turbine towers – A quicker, cheaper flange supply route" (RINGMAN) wurde gegründet, um eine alternative Herstellung mit kaltgewalzten Metallplatten zu entwickeln. Hierfür sind eine neue Elektronenstrahlkanone und ein Schweißgerät sowie neue Qualitäts- und Sicherheitsstandards für gefertigte Flansche erforderlich. Da ein Leitfaden für geschmiedete Flansche erstellt wurde, entwickelten Forscher Modelle zum besseren Verständnis der Flanschbelastungen und von Materialermüdungen vor deren Herstellung. Forscher legten mit ihnen eine annehmbare Qualitätsgrenze für die Fehlergröße in den hergestellten Flanschen fest. Die RINGMAN-Partner verbanden mit einem Niedrigdruck-Elektronenstrahl-Schweißvorgang die Enden der gewalzten rechteckigen Ringe, die aus Kohlenstoff-Mangan-Stahl gefertigt wurden. Die erforderliche Elektronenstrahlausrüstung für schnelle und zuverlässig dicke Flanschschweißnähte erzeugte einen Strahl von 60 kW. Da kein Füllmaterial erforderlich ist, wurden die 130-mm-Schweißnähte in einem Vorgang mit einer Schweißgeschwindigkeit von 100 mm/min abgeschlossen. Eine Hitzebehandlung nach dem Schweißen wurde entwickelt, um die Mikrostruktur des Metalls wiederherzustellen. So wurde eine feinkörnige Mikrostruktur erreicht, die vom Ausgangsmaterial nicht zu unterscheiden ist. Um die Größe kritischer Fehler in verschiedenen Bereichen des Flanschabschnitts zu ermitteln, nutzten Forscher eine Kombination aus Oberflächenfehlererkennung und Ultraschalltestmethoden. Die Vorführflanschkomponente wurde untersucht, um die Schweißqualität festzustellen. Die Elektronenstrahlschweißtechnologie, die Hitzebehandlung nach dem Schweißen und die bearbeiteten Flanschelemente erfüllen alle die Anforderungen der Abnahmekriterien des Berichts. Man geht davon aus, dass der Herstellungsprozess von RINGMAN für Flansche die Produktionskosten dieser Teile für Windkraftanlagen senken wird. Dies sollte auch die europäische Wettbewerbsfähigkeit in der globalen Windkraftanlagenbranche fördern.
Schlüsselbegriffe
Windkraftanlage, Flansche, kaltgewalzte Metallplatte, Elektronenstrahl
