Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Fugenfüllsysteme für Fahrbahnbeläge unter höchsten Beanspruchungen bestimmen in zunehmenden Maße die sichere Verfügbarkeit des Autobahnnetzes. Die aktuellen europäischen technischen Regelungen zu deren Verwendbarkeit folgen noch einem spezifikatorischen Ansatz auf empirischen Grundlagen. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Ansatz den Dauerhaftigkeits- und Nutzungsanforderungen nicht mehr entsprechen kann. Der Autor plädiert in seinem Vortrag für einen Paradigmenwechsel hin zu einem funktionsanalytischen Bewertungsansatz. Es werden Vorschläge für eine versuchstechnische Lösung des Problems und die damit verbundenen Chancen für Optimierung und Innovation aufgezeigt.
Einfluss der Schweißnaht-Nachbehandlung auf die Korrosionsbeständigkeit des Duplex-Stahls 1.4062
(2018)
Die Korrosionsbeständigkeit von Schweißverbindungen aus dem Duplex-Stahl 1.4062 wird, neben dem Grundwerkstoff, dem Schweißzusatzwerkstoff und dem Schweißverfahren, auch sehr stark von der Oberflächennachbehandlung der Schweißnaht beeinflusst. Je nach zukünftigem Anwendungsbereich und geforderter Korrosionsbeständigkeit wird die Schweißnaht geschliffen, gebeizt, elektropoliert oder gestrahlt, um die beim Schweißen entstandenen Anlauffarben zu entfernen. Gestrahlte Oberfläche sind in der industriellen Praxis häufig anzutreffen, da sie deutlich einfacher und kostengünstiger herzustellen sind als gebeizte oder elektropolierte Oberflächen. Die Auswahl des Strahlmittels bestimmt auch die Prozesskosten, wobei das Strahlen mit Korund effektiver als das Strahlen mit Glasperlen ist. Ziel der Untersuchungen war es festzustellen, ob das Strahlen aus Sicht der Korrosionsbeständigkeit äquivalent zu anderen Nachbehandlungsverfahren ist. Diese Fragestellung wird im Vortrag beantwortet indem geschliffene, gebeizte, mit Korund gestrahlte und mit Glasperlen gestrahlte Schweißverbindungen vergleichend untersucht werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen von den Strahlmitteln und den gestrahlten Oberflächen werden mit den Ergebnissen der Salzsprühnebelprüfung, den kritischen Lochkorrosionspotentialen und der KorroPad-Prüfung korreliert.
Einfluss industrieller Korundschleifprozesse auf die Korrosionsbeständigkeit nichtrostender Stähle
(2018)
Im Vortrag werden Ergebnisse des AiF Forschungsvorhabens "Optimierung industrieller Korundschleifprozesse zur Sicherstellung der Korrosionsbeständigkeit nichtrostender Stähle" vorgestellt, die den Einfluss verschiedener Schleifmittel auf die Korrosionsbeständigkeit geschliffener Oberflächen nichtrostender Stähle belegen. Es konnte ein signifikanter Einfluss durch die Verwendung von Granulatschleifbändern nachgewiesen werden, der die Korrosionsbeständigkeit der Oberflächen reduziert. Grund sind auf der Oberfläche zurückbleibende Materialaufplattungen von Eigenmaterial aus dem Schleifprozess. Es wurden unterschiedliche Korrosionsuntersuchungen durchgeführt und durch Oberflächenanalytik im Rasterelektronenmikroskop untermauert.
Normung der KorroPad-Prüfung zum Nachweis lochkorrosionsanfälliger Oberflächen und Werkstoffzustände
(2018)
Mit der KorroPad-Prüfung kann die Lochkorrosionsbeständigkeit nichtrostender Stähle auf sehr einfache, schnelle und kostengünstige Weise eingeschätzt werden. Das KorroPad ist damit für Hersteller, Verarbeiter und Anwender nichtrostender Stähle eine interessante Alternative zu zeitintensiven Langzeitversuchen und komplexen elektrochemischen Untersuchungsmethoden. Die prinzipiellen Funktionsweise der KorroPad-Prüfung wird im Vortrag beschrieben, um anschließend verschiedene Anwendungen vorzustellen. Exemplarisch werden dazu die Bewertung von Schleif-, Strahl- und Passivierungsprozessen, die der Einfluss von Schwefel und die werkstoffbezogene Nachweisgrenze der KorroPad-Prüfung. Abschließend wird auf ein geplantes Vorhaben zur Normung der KorroPad-Prüfung eingegangen.
The state of fresh concrete is predominantly determined by the rheological properties of the cement paste. In order to control performance spectra and requirements of novel concretes and to better understand macroscopic phenomena, comprehensive knowledge of the material behavior of fresh cement suspensions as well as of the complex relationships of mechanisms at the nano and micro scale are necessary. This work focuses on micro and nano rheology of suspensions of cementitious model systems and the influence of polycarboxylate-based admixtures on the rheology. The phenomena are driven by multiple parameters such as adsorption and particle interactions. Hence, the first part examines the interaction between polycarboxylate ether (PCE) and synthesized clinker phases and hydration products as model systems with regard to early hydration products.
The methods of computational damage mechanics are well-established for the description of degradation of materials under monotone loading. An extension to structural damage induced by cyclic loading is however significantly limited. This is due to enormous computational costs required to resolve each load cycle by conventional temporal incremental integration schemes while a typical fatigue loading history comprises between thousands and millions of cycles. Despite the permanent increase of computational resources and algorithmic performance, a successful approach is rather based on the development of novel multiscale in time integration schemes.
A Fourier transformation-based temporal integration (FTTI) is represented, which takes advantage of temporal scale separation incorporated into the cycle jump method. The response fields are approximated by a Fourier series whose coefficients undergo the evolution on a long-time scale. This is correlated with the evolution of the history variables, including damage, by means of the adaptive cycle jump method of various orders. The necessary extrapolation rates are obtained from the underlying solution of a short-time scale problem, which results from the oscillatory boundary condition and fulfills the global equilibrium of the Fourier coefficients. In this way, a remarkable speedup is achieved because the number of cycles to be fully integrated dramatically decreases.
The key idea behind the FTTI method is that the global in space equilibrium problem is linear since it is decoupled from the evolution equations. The latter are solved in the quadrature points under response fields prescribed throughout the whole load cycle. Consequently, integration of a single load cycle is much more efficient than the conventional single scale integration where the global equilibrium iteration and the local iteration of the evolution equations are coupled. This results in an additional speedup of the FTTI method.
The performance of the FTTI technique is demonstrated for two different constitutive behaviors: a viscoplastic model with a damage variable governed by the local equivalent viscoplastic strain; a quasi-brittle response where the damage variable is driven by a non-local equivalent strain. The latter is implicitly introduced as proposed by Peerlings. Both, the explicit and implicit extrapolation schemes are validated. The FTTI solutions agree very well with the reference cycle-by -cycle solutions, while significantly reducing the computational costs. The adaptive determination of the jump length can properly recognize the particular responses throughout the fatigue loading history (stationary fatigue, acceleration of fatigue damage when approaching failure) as well as stress redistribution phenomena.
Impact of acid condensation on wetting and corrosion behavior of CO2 transport-pipeline steel
(2018)
Es ist allgemein akzeptiert, das Korrosion in CO2-Transport-Pipelines vernach¬lässigbar ist, solange der Wassergehalt des CO2-Stroms deutlich unter der maximal löslichen Menge liegt. Bisher gibt es keinen allgemeinen Konsens darüber, welcher maximale Wassergehalt in zu transportierendem CO2 zugelassen werden sollte. Bei einem Druck von 100 bar und im Temperaturbereich von 277 K bis 298 K beträgt die Löslichkeit von Wasser in CO2 ca. 1.900 bis 3.200 ppmv, aber die Korrosionsrate von Stählen steigt schon ab einem Wassergehalt von 500 ppmv deutlich an. Bei Anwesenheit von Begleitstoffen wie SO2, NO2 und O2, können sich HNO3, H2SO3 und H2SO4 bilden. Menge und Zusammensetzung von kondensierter Säure sind von der Gaszusammensetzung abhängig, und der Korrosionsmechanismus und die Korrosionsform sind vom Kondensationsverhalten abhängig.
Lessons learned from long-term corrosion investigations and –monitoring in saline thermal waters
(2018)
Investigations of corrosion processes in geothermal well in Groß Schönebeck showed
Most tested materials (apart of carbon steel) proved to be corrosion resistant within the installations.
- Stability of coatings cannot be guaranteed.
- Main risk: Electrochemical corrosion of carbon steel casing with dissolved Cu resulting in clogging the reservoir
The corrosion prevention strategy requires use of higher alloyed casing materials depending on resistance parameters, availability and economic feasibility.