Wartungsfreie Schraubverbindungen im Offshore-WEA-Bereich ...€¦ · 08.01.2018 V3/S3 08.01.2018...

60
Wartungsfreie Schraubverbindungen im Offshore-WEA-Bereich Praktische Umsetzung 1

Transcript of Wartungsfreie Schraubverbindungen im Offshore-WEA-Bereich ...€¦ · 08.01.2018 V3/S3 08.01.2018...

  • Wartungsfreie Schraubverbindungen im Offshore-WEA-Bereich

    Praktische Umsetzung

    1

  • Fakten zu Offshore-Windkraftanlagen (OWEA)

    Das EEG ist in der Bundesrepublik Deutschland die gesetzliche

    Grundlage um eine nachhaltige Energieversorgung im Interesse des

    Klima- und Umweltschutzes zu erreichen

    Ziel ist es, den Anteil des erzeugten Stroms aus erneuerbaren Energien

    vom Bruttostromverbrauch bis 2050 auf mindestens 80 % zu steigern.

    Ein wesentlicher Beitrag soll durch die On- und Offshore-Windenergie

    erreicht werden.

    Das bedeutet eine Erhöhung der installierten Leistung an Offshore-

    Windenergieanlagen (OWEA) von derzeit 3,428 GW eingespeister

    Nettonennleistung (Stand 16.11.2016) auf 6,5 GW bis zum Jahr 2020 und

    15 GW bis 2030.

  • Fakten zu Offshore-Windkraftanlagen (OWEA)

    Hohe Küstenentfernungen und große Wassertiefen sind eine große

    Herausforderung zur Umsetzung von WEA-Offshore-Projekten. Bereits

    heute gibt es zeitliche Verzögerungen.

    Regelmäßige Inspektionen und Wartungen sind auch bei OWEA

    notwendig um kostenintensive Anlagenausfälle zu vermeiden als auch um

    die Betriebsfähigkeit zu gewährleisten.

    Die Service- und Wartungskosten bei OWEA betragen bis zu einem

    Viertel der Gesamtkosten aufgrund erhöhter Schwierigkeiten wie

    Zugänglichkeit, Seegang, Wetter und den großen Dimensionen.

    Nach BSH Standard ist für OWEA eine wiederkehrende Prüfung mit

    maximalen Prüfintervallen von vier Jahren vorgeschrieben.

  • Fakten zu Offshore-Windkraftanlagen (OWEA)

    So sind u.a. auch Schraubverbindungen (SV) dahingehend zu prüfen, ob

    unzulässige Veränderungen gegenüber der genehmigten Ausführung

    vorliegen.

    Die Überprüfung der Vorspannung ist ein wesentliches Prüfkriterium,

    denn ein selbsttätiges Lösen von SV ist ein hohes Sicherheitsrisiko. Das

    bedeutet kurze und somit teure Inspektionsintervalle von SV.

    So mussten beispielsweise bei Boatlandings komplette Schraubengarni-

    turen ausgetauscht werden, wodurch Kosten von beinah €uro 2 Mio

    entstanden sind.

    In der Offshore-Öl- und Gasindustrie kommt es trotz hoher Prüf- und

    Nachziehaufwände zu kritischen Versagen von Schraubenverbindungen,

    welche regelmäßig zu herabfallenden Bauteilen führen.

  • Fakten zu Offshore-Windkraftanlagen (OWEA)

    Das Wissen des realen Vorspannkraft-Zeitverhaltens von planmäßig

    vorgespannten Schraubenverbindungen ermöglicht die Auslegung und

    Konstruktion wartungsarmer/-freier Schraubflanschverbindungen bei

    OWEA.

    Betriebskosten können durch größere Inspektionsintervalle reduziert

    werden. Kostenintensive Kontrollen könnten verringert werden oder ein

    Austausch kompletter Schrauben-Garnituren verhindert werden.

    Die Arbeits- und Anlagensicherheit sowie die Betriebskosten von OWEA

    können deutlich optimiert werden, wodurch eine kosteneffektivere

    Gewinnung regenerativer Energien erreicht wird.

    Ingenieur- und Offshore-Servicedienstleister, Stahlbauer, Tragwerkhersteller,

    Beschichter sowie Bauüberwacher und –prüfer profitieren von diesen

    Erkenntnissen. Diese sind für den gesamten Stahlwasserbaubereich übertragbar

  • Was sind die Ziele der Wind-Industrie ?

    Kostengünstiger werden bei

    gleichzeitiger Qualitätssteigerung ! Und hier gibt es ein großes bislang noch nicht ausgeschöpftes

    Potential bei Schraubverbindungen durch Einsatz neuer mobiler, baustellentauglicher und felderprobter intelligenter Verschraubungssysteme

    6

  • Kostengünstiger werden bei gleichzeitiger Qualitätssteigerung !

    Fazit:

    Mit dem richtigen prozesssicheren und mobilen Schraubverfahren

    lassen sich:

    Ganze Komponenten insgesamt kleiner, schlanker

    und leichter konstruieren und somit deutlich kostengünstiger

    herstellen.

    Im Zusammenspiel mit einer fachgerecht dauerfesten Auslegung der

    Verbindungselemente ist der Weg zur wartungsfreien Standard-

    Schraubverbindung mit Standard-Werkzeugen möglich.

    Der Zweck von Schraubverbindungen wird sicher gestellt:

    Nämlich zwei oder mehrere Komponenten so zu verbinden, dass

    diese sich unter allen vorkommenden Betriebskräften stets wie ein

    Teil verhalten ! 7

  • Kostengünstiger werden bei gleichzeitiger Qualitätssteigerung !

    TIPP:

    Leichtbau liefert einen wichtigen Beitrag zur Ressourcen-effizienz und hilft den CO2 – Ausstoß deutlich zu verringern.

    Die deutsche Bundesregierung fördert deshalb Leichtbau-

    Projekte – siehe:

    https://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnah

    me-leichtbau-in-deutschland_705684.html

    8

    https://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnahme-leichtbau-in-deutschland_705684.htmlhttps://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnahme-leichtbau-in-deutschland_705684.htmlhttps://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnahme-leichtbau-in-deutschland_705684.htmlhttps://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnahme-leichtbau-in-deutschland_705684.htmlhttps://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnahme-leichtbau-in-deutschland_705684.htmlhttps://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnahme-leichtbau-in-deutschland_705684.htmlhttps://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnahme-leichtbau-in-deutschland_705684.htmlhttps://www.bundesregierung.de/Content/Infomaterial/BMWI/bestandsaufnahme-leichtbau-in-deutschland_705684.html

  • Mobiles hydraulisches

    Streckgrenzen gesteuertes Anzieh-Verfahren (SGA):

    9

  • Mit dem mobilen hydraulischen

    Streckgrenzen-gesteuerten Anzieh-Verfahren (SGA): (mit der Prozess- und Dokumentationspumpe ECO2Touch in

    Kombination mit hydraulischen Standard-Drehmomentschraubern)

    Hier nutzt man den Umstand, dass beim Anziehen von SV durch gegen-

    seitiges Verdrehen von Mutter und Schraubenbolzen nicht nur eine

    AXIALSPANNUNG, sondern auch eine TORSIONSSPANNUNG

    infolge der Gewindereibung beansprucht wird.

    Das Fließen des Schraubbolzens beginnt dann dort, wo die Vergleichs-

    spannung aus Zug- und Torsion die Werkstoff-Fließgrenze erreicht.

    Unmittelbar nach erfolgter Vorspannung federt der Torsionsanteil zu

    50% im Schraubenbolzen zurück. Dadurch sinkt bei verbleibender

    Vorspannkraft die Vergleichsspannung, und die Streckgrenz

    gesteuerte vorgespannte Verbindung gewinnt wieder eine

    elastische Verbindungsreserve.

    Mit welchem Schraubverfahren lassen sich diese Ziele erreichen ?

    10

  • Anders ausgedrückt ( Quelle: Schraubfachausbildung DSV)

    Bei überelastischer Montage – heute immer häufiger angewendet-

    wird die Fließgrenze der Schraube bewusst überschritten. Wichtig

    sind zwei Besonderheiten:

    Durch Setzkraftverluste wird die Verbindung trotzdem elastisch

    betrieben ( Rückfederung; oft kritisch eingeschätzt, falls keine

    Erfahrung mit überelastischer Montage existiert – aber mittlerweile

    seit Jahren etabliert )

    Durch Torsionsspannungsrückgang im Betrieb entsteht eine

    angehobene Fließgrenze, d.h. es entstehen neue Belastungs-

    reserven ( daher ist eine überelastisch montierte Schraube

    absolut betriebssicher)

    11

  • Um Standard HV-Schraubverbindungen prozesssicher

    Streckgrenzen gesteuert im Feld anzuziehen und um allen

    Anforderungen nach VDI/VDE 2862-Blatt 2 im Sinne von Industrie

    4.0 gerecht zu werden besteht ein mobiles, praxistaugliches

    hydraulisches Verschraubungssystem aus einer Prozess- und

    Dokumentationspumpe in Kombination mit Standard hydraulischen

    Drehmomentschraubern mit Drehwinkelsensoren zur Erfassung,

    Analyse und Kontrolle sämtlicher Schraubvorgänge.

    12

  • Mobiles felderprobtes Streckgrenzen gesteuerte Anziehen mit

    hydraulischen Standard Vierkant- und Wechselkassetten-

    Drehmomentschraubern ab 60 Nm bis 190.000 Nm mit abnehmbaren

    Drehwinkel-Sensoren (wegen der Prozesssicherheit ) UND …..

    13

  • + =

    …..in Kombination mit der Prozess- und Dokumentationspumpe

    ECO2Touch / 230 Volt bzw. 400 Volt

    Standard-Eco-Pumpe Touch-Control-Unit ECO2Touch-Pumpe

    Hinweis: Eine bereits vorhandene Standard-ECO-Pumpe / 230 Volt /

    400 Volt, kann ohne Probleme später auf eine Prozess- und

    Dokumentationspumpe ECO2Touch umgerüstet werden !

    14

  • Mögliche Anzieh- und Analyseverfahren

    (1)drehmomentgesteuertes Anziehen (*indirekt!)

    (2)drehmomentgest. drehwinkelüberw. Anziehen

    (3)drehmomentgest. streckgrenzüberw. Anziehen

    (4)Drehmoment-Drehwinkelgesteuertes Anziehen

    (5)vorspannkraftgesteuertes Anziehen (*indirekt!)

    (6)streckgrenzgesteuertes Anziehen

    (7)streckgrenzgesteuertes drew. überw. Anziehen

    (8)externe Prozesssteuerung mit Drucksteuerung

    mit Standard Industrieschnittstelle 0..10V / 0..20mA

    - Sequenzer (Verkettung von Schraubprogrammen)

    - Drehmoment-Analysetool

    * Standardausführung - Erweiterbarkeit ist gegeben

    15

  • Automatisierte messtechnische

    Möglichkeiten zur MFU/PFU

    Praxisbeispiel: VDI VDE 2862 Blatt 2: [1]

    bei Kategorie A & B Automatisierte

    stochastische Analyse zur

    Schraubprozessvalidierung / Ermittlung

    von Fähigkeitskennwerten

    (Protokollauszug / Grafikauszug)

    Integration externer kalibrierter

    Zusatzsensoren / Messmittel

    16

  • Intuitive Bedienung über ein TOUCH-Display an der Pumpe

    wie sie auch von Smart-Phones bekannt ist sowie prozess-

    sicheres Verschrauben mit automatisierter Dokumentation

    als Text und Graphik ( Optional mit Scanner )

    17

  • Dokumentierte Schraubverläufe (Beispiele)

    18

  • Beispiele aus der Praxis:

    Mobiles STRECKGRENZ gesteuertes Verschrauben mit Eco2Touch

    Kupplungsverschraubung 16 Stück Inbus-Schraubverbindungen M20

    Die Schraubverbindungen kamen von zwei unterschiedlichen Herstellern 19

  • Beispiele aus der Praxis:

    Mobiles STRECKGRENZ gesteuertes Verschrauben mit Eco2Touch

    Ausschnitt:

    Flanschverschraubung vier Stück WEA-Schraubverbindungen M72

    für Offshore-Windkraftanlagen

    20

  • 0

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    30000

    35000

    1 8

    15

    22

    29

    36

    43

    50

    57

    64

    71

    78

    85

    92

    99

    10

    6

    11

    3

    12

    0

    12

    7

    13

    4

    14

    1

    14

    8

    15

    5

    16

    2

    16

    9

    17

    6

    18

    3

    19

    0

    19

    7

    tp1-20170821_101821 V1/S1

    Datum V2/S2

    21.08.2017 V3/S3

    21.08.2017 V4/S4

    Flanschverschraubung vier Stück WEA-Schraubverbindungen M72

    für Offshore-Windkraftanlagen 21

  • Beispiele aus der Praxis:

    Mobiles STRECKGRENZ gesteuertes Verschrauben mit Eco2Touch

    Ausschnitt:

    Flanschverschraubung von weiteren vier Stück WEA-Schraubverbin-

    dungen M72 für Offshore-Windkraftanlagen

    22

  • 0

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    30000

    35000

    400001 7

    13

    19

    25

    31

    37

    43

    49

    55

    61

    67

    73

    79

    85

    91

    97

    10

    3

    10

    9

    11

    5

    12

    1

    12

    7

    13

    3

    13

    9

    14

    5

    15

    1

    15

    7

    16

    3

    16

    9

    17

    5

    18

    1

    tp1-20170821_110748 V1/S1

    Datum V2/S2

    21.08.2017 V3/S3

    21.08.2017 V4/S3

    21.08.2017 V5/S4

    Flanschverschraubung weiterer vier Stück WEA-Schraubverbindungen

    M72 für Offshore-Windkraftanlagen 23

  • WEA-Onshore-Turmverschraubung M64x300mm-10.9 = SW 100mm mit

    HYTORC hydraulischen Drehmomentschrauber HY-20 MXT

    streckgrenzgesteuert angezogen !

    Beispiele aus der Praxis:

    Mobiles STRECKGRENZ gesteuertes Verschrauben mit Eco2Touch

    24

  • WEA-Onshore-Turmverschraubung M64x300mm-10.9 = SW 100mm mit

    HYTORC hydraulischen Drehmomentschrauber HY-20 MXT

    streckgrenzgesteuert angezogen !

    Bei dieser SV wurde ein Drehomoment: 18.805 Nm benötigt

    Die Lineare Steigung betrug hier: 147,5 N pro Grad 25

  • Graphische Ansicht aller WEA-Turmverschraubung M64x300mm-10.9

    = SW 100mm welche < 21.000 Nm streckgrenzgesteuert angezogen

    wurden ! 26

  • 2

    5

    6

    Gesamtprotokoll aller streckgrenzgesteuert angezogenen Onshore

    WEA-Turmverschraubung M64x300mm-10.9 = SW 100mm.

    ALLE angezogenen SV waren in der Streckgrenze vor Rp0,2

    Streckgrenze OK

    Strecckgrenze OK

    27

  • Programmierter Parameter für SV =OK: < 21.000Nm

    Statistik der notwendigen Drehmoment um SV streckgrenzgesteuert

    anzuziehen

    28

  • 23.000Nm 23.000Nm

    Bolt# 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Torque [Nm] 19.425 17.487 21.407 19.347 23.000 18.495 18.921 21.642 19.270 16.285 23.000 23.000 18.533 20.475

    Micrometer L0 [mm] 335,25 335,62 335,02 334,66 335,29 336,04 335,13 334,66 334,93 334,74 335,07 335,37 336,63 334,91

    Micrometer L1 [mm] 336,35 336,78 336,49 335,79 336,6 337,02 336,34 335,91 336,07 335,73 336,17 336,65 337,85 336,14

    Micrometer Elong. [mm] 1,1 1,16 1,47 1,13 1,31 0,98 1,21 1,25 1,14 0,99 1,1 1,28 1,22 1,23

    Ultrasonic Elong. [mm] 0,862 1 1,029 1,085 1,367 1,126 1,132 1,114 1,11 0,948 1,096 1,232 1,176 1,088

    Med. Microm.-Utlras. [mm] 0,981 1,08 1,2495 1,1075 1,3385 1,053 1,171 1,182 1,125 0,969 1,098 1,256 1,198 1,159

    WEA-Onshore-Turmverschraubung M64x300mm-10.9 = SW 100mm mit

    HYTORC hydraulischen Drehmomentschrauber HY-20 MXT

    streckgrenzgesteuert angezogen (SGA) !

    Bei jeder einzelnen SV wurde vor dem Verschrauben jeweils die Null-

    Länge – und nach dem streckgrenzgesteuerten Verschrauen die

    verbleibende Länge mit Ultraschall und Bügelmikrometer gemessen.

    29

  • Windkraft Onshore Turmverschraubung M36x175mm-10,9 = SW 60mm

    mit HYTORC hydraulischen Drehmomentschrauber HY-3MXT streck-

    grenzgesteuert (SGA).

    Weiteres Beispiel aus der Praxis:

    Mobiles hydraulisches streckgrenzgesteuertes Anziehen (SGA)

    mit der Eco2Touch

    30

  • 31

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    1 6

    11

    16

    21

    26

    31

    36

    41

    46

    51

    56

    61

    66

    71

    76

    81

    86

    91

    96

    10

    1

    10

    6

    11

    1

    11

    6

    12

    1

    12

    6

    13

    1

    13

    6

    14

    1

    14

    6

    15

    1

    Date V2/S2

    08.01.2018 V3/S3

    08.01.2018 V4/S4

    08.01.2018 V5/S5

    Test-Nummer 1: Verschraubungen-Nr. 1 bis 5

    1

    Windkraft Onshore Turmverschraubung M36x175mm-10,9 = SW 60mm

    mit HYTORC Hydraulikschrauber HY-3MXT streckgrenzgesteuert (SGA).

  • 32

    Schrauben-Garnitur

    M36 x 175-10.9

    (Schaft-Bolzen)

    Nummer 01 Nummer 02 Nummer 03 Nummer 04 Nummer 05

    Plattendicke Lk 132mm 132mm 132mm 132mm 132mm

    Nulllänge L0 234,230mm 234,131mm 234,056mm 234,362mm 234,356mm

    Vorgespannte

    Länge L1

    235,036mm 235,059mm 234,992mm 235,150mm 235,194mm

    Unverspannte

    Länge L2

    234,326mm 234,187mm 234,267mm 234,407mm 234,460mm

    plastische Längung 0,0576% 0,0663% 0,0669% 0,0563% 0,0599%

    Vorspannung ermittelt durch Boltsafe Load-

    Measuring M48 CMS

    730 kN 730 kN 760 kN 720 kN 740 kN

    benötigtes Drehmoment 4.017 Nm 4.200 Nm 3.579 Nm 4.061 Nm 4.048 Nm

    Sonstiges:

    SGA-

    Abschaltung

    Keine SGA-

    Abschaltung

    SGA-

    Abschaltung

    SGA-

    Abschaltung

    SGA-

    Abschaltung

  • 33

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    1 6

    11

    16

    21

    26

    31

    36

    41

    46

    51

    56

    61

    66

    71

    76

    81

    86

    91

    96

    10

    1

    10

    6

    11

    1

    11

    6

    12

    1

    12

    6

    Bolting data VgNr/SchrNr

    Date V2/S2

    08.01.2018 V3/S3

    08.01.2018 V4/S4

    08.01.2018 V5/S5

    2

    Windkraft Onshore Turmverschraubung M36x175mm-10,9 = SW 60mm

    mit HYTORC Hydraulikschrauber HY-3MXT streckgrenzgesteuert (SGA).

    Test-Nummer 2: Verschraubungen-Nr. 6 bis 10

  • 34

    Schrauben-Garnitur

    M36 x 175-10.9

    (Schaft-Bolzen)

    Nummer 06 Nummer 07 Nummer 08 Nummer 09 Nummer 10

    Plattendicke Lk 132mm 132mm 132mm 132mm 132mm

    Nulllänge L0 234,171mm 234,336mm 234,356mm 234,310mm 234,175mm

    Vorgespannte

    Länge L1

    234,955mm 235,047mm 235,091mm 235,128mm 234,983mm

    Unverspannte

    Länge L2

    234,226mm 234,378mm 234,371mm 234,414mm 234,280mm

    plastische Längung 0,0560% 0,0508% 0,0525% 0,0584% 0,0577%

    Vorspannung ermittelt durch Boltsafe Load-

    Measuring M48 CMS

    720 kN No output 690 kN 710 kN 730 kN

    benötigtes Drehmoment 3.154 Nm 4.200 Nm 3.298 Nm 3.941 Nm 3.782 Nm

    Sonstiges:

    SGA-

    Abschaltung

    Keine SGA-

    Abschaltung

    SGA-

    Abschaltung

    SGA-

    Abschaltung

    SGA-

    Abschaltung

  • 35

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    1 8

    15

    22

    29

    36

    43

    50

    57

    64

    71

    78

    85

    92

    99

    10

    6

    11

    3

    12

    0

    12

    7

    13

    4

    14

    1

    14

    8

    Bolting data VgNr/SchrNr

    Date V2/S2

    08.01.2018 V3/S3

    08.01.2018 V4/S4

    08.01.2018 V5/S5

    3

    Windkraft Onshore Turmverschraubung M36x175mm-10,9 = SW 60mm

    mit HYTORC Hydraulikschrauber HY-3MXT streckgrenzgesteuert (SGA).

    Test-Nummer 3:

    Verschraubungen-Nr. 11 bis 15

  • 36

    Schrauben-Garnitur

    M36 x 175-10.9

    (Schaft-Bolzen)

    Nummer 11 Nummer 12 Nummer 13 Nummer 14 Nummer 15

    Plattendicke Lk 132mm 132mm 132mm 132mm 132mm

    Nulllänge L0 234,333mm 234,330mm 234,060mm 234,268mm 234,119mm

    Vorgespannte

    Länge L1

    235,288mm 235,128mm 234,778mm 234,976mm 234,777mm

    Unverspannte

    Länge L2

    234,462mm 234,396mm 234,077mm 234,325mm 234,159mm

    plastische Längung 0,0682% 0,0570% 0,0513% 0,0506% 0,0470%

    Vorspannung ermittelt durch Boltsafe Load-

    Measuring M48 CMS

    750 kN No output 680 kN 750 kN 630 kN

    benötigtes Drehmoment 3.910 Nm 3.782 Nm 4.200 Nm 4.093 Nm 4.200 Nm

    Sonstiges:

    Blech unter Bolzen-15

    zur Simulation

    von Flansch-

    imperfektionen

    Blech unter Bolzen-15

    zur Simulation

    von Flansch-

    imperfektionen

    Blech unter Bolzen-15

    zur Simulation

    von Flansch-

    imperfektionen

    Blech unter Bolzen-15

    zur Simulation

    von Flansch-

    imperfektionen

    Blech unter Bolzen-15

    zur Simulation

    von Flansch-

    imperfektionen

  • 37

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    1 6

    11

    16

    21

    26

    31

    36

    41

    46

    51

    56

    61

    66

    71

    76

    81

    86

    91

    96

    10

    1

    10

    6

    11

    1

    11

    6

    12

    1

    12

    6

    13

    1

    13

    6

    14

    1

    14

    6

    15

    1

    15

    6

    16

    1

    16

    6

    Date V2/S2

    08.01.2018 V3/S3

    08.01.2018 V4/S4

    08.01.2018 V5/S5

    4

    Windkraft Onshore Turmverschraubung M36x175mm-10,9 = SW 60mm

    mit HYTORC Hydraulikschrauber HY-3MXT streckgrenzgesteuert (SGA).

    Test-Nummer 4: Verschraubungen-Nr. 16 bis 20

  • 38

    Schrauben-Garnitur

    M36 x 175-10.9

    (Schaft-Bolzen)

    Nummer 16 Nummer 17 Nummer 18 Nummer 19 Nummer 20

    Plattendicke Lk 132mm 132mm 132mm 132mm 132mm

    Nulllänge L0 234,226mm 234,299mm 234,412mm 234,171mm 234,346mm

    Vorgespannte

    Länge L1

    235,167mm 235,513mm 235,197mm 235,714mm 235,138mm

    Unverspannte

    Länge L2

    234,356mm 234,430mm 234,489mm 234,195mm 234,434mm

    plastische Längung 0,0672% 0,0867% 0,0561% 0,0388% 0,0566%

    Vorspannung ermittelt durch Boltsafe Load-

    Measuring M48 CMS

    750 kN 760 kN 670 kN 550 kN 690 kN

    benötigtes Drehmoment 3.226 Nm 3.853 Nm 4.200 Nm 4.200 Nm 3.859 Nm

    Sonstiges:

    Die Auflagen-

    fläche der Mutter

    wurde zusätzlich

    mit RG-1100

    Anti-Seize-Paste

    geschmiert

    Standard-

    Schmierung auf

    Basis MoS2

    Trocken

    komplett

    ohne

    Schmierung

    Trocken

    komplett

    ohne

    Schmierung

    Die Auflagen-

    fläche der Mutter

    wurde zusätzlich

    mit RG-1100

    Anti-Seize-Paste

    geschmiert

  • 39

    Hinweise:

    Möchte man Schraubverbindungen HV-10.9 M36 streckgrenzgesteuert

    verschrauben empfiehlt sich der Einsatz des HY-5 MXT bzw. Avanti-5

    (statt HY-3 MXT bzw. Avanti-3)

    Möchte man platzbeengte Anwendungsfälle mit deutlich höheren Dreh-

    momenten verschrauben, so gibt es dünnwandigere Sonder-Nüsse

    Sonder-Stecknüsse Vierkant SW

    Max. Gesamt-Durch-messer

    Standard- Drehmoment

    Maximal mögliche

    Drehmoment-belastung

    mm Nm Nm

    Dünnwandigere Stecknüsse 1 1/2" 60 80 2800 6460

    Dünnwandigere Stecknüsse 1 1/2" 70 92 4500 14500

    Dünnwandigere Stecknüsse 1 1/2" 80 105 6500 11200

    Dünnwandigere Stecknüsse

    2 1/2" 90 120 10000 20400

    Beispiel rechts: Dünnwandigere Stecknüsse 2 1/2" 100 129 15000 22000

  • 40

    Die LK’ = wirksam plastifizierende Klemmlänge

    1 = für Schaft-Bolzen

    2= für Durchgangs-Gewinde Verschraubungen / Gewindestangen

    ist erforderlich um die plastische Längung in % berechnen zu können.

    1

    2

  • Verschraubung hochfester Schraubenverbindungen mit beschichteten

    Bauteilen aufgrund hoher Korrosionsschutzanforderungen

    Problem: Lackschichten müssen als Verbindungselement betrachtet

    werden, denn diese verändern das sich ergebende Setzverhalten sowie

    die effektiv resultierende Montagevorspannkraft. Der daraus resultie-

    rende Vorspannkraftverlust lässt sich nicht mit Hilfe der einschlägigen

    Normen oder Richtlinien wie VDI-2230 analytisch berechnen und wird

    auch nicht berücksichtigt. 41

  • Verschraubung hochfester Schraubenverbindungen mit beschichteten

    Bauteilen aufgrund hoher Korrosionsschutzanforderungen

    Aufgrund der Unsicherheiten des Setzverhaltens unter Lack werden

    Schraubverbindungen in der Praxis häufig maskiert bzw. der Lack an

    kritischen Stellen wie der Kopf- oder Mutternauflagefläche wieder ent-

    fernt um diese dann „Stahl auf Stahl“ verschrauben zu können. Hier

    besteht das Risiko von Wasserstoffversprödungen sowie eines deutlich

    schlechteren Korrosionsschutzes. 42

  • Selbst lackierte Bauteile lassen sich mit der ECO2Touch und dem

    STRECKGRENZ gesteuerten Anzugsverfahren (SGA) prozesssicher

    Verschrauben !!! Denn:

    - Nur mit dem SGA-Verfahren wird eine Vorspannkraft in ausreich-

    ender Höhe prozesssicher erzeugt

    - Dadurch entsteht ein Kraftfluss in der lackierten Verbindung

    - Mögliches Gleiten in der Trennfuge mit den daraus resultierenden

    Folgeschäden und Versagen der Verbindung wird von vornherein

    durch den erzeugten Reibschluss vermieden

    - Viele der untersuchten Lackschichten wurden nicht zerstört.

    Der Korrosionsschutz bleibt nach dem Anziehen – und dem Lösen -

    erhalten. 43

  • Sichere Montageprozesse durch:

    - optimale Überwachung,

    - Systemtransparenz,

    - Systemanalyse,

    - Schraubenverwaltung

    - und Visualisierung von Prozessdaten

    aufgrund manipulationssicherer Dokumentation insbesondere

    für Schraubverbindungen der Risikokategorie A und B

    nach VDI / VDE 2862-Blatt 2: „Mindestanforderungen zum

    Einsatz von Schraubsystemen und –werkzeugen ( Februar

    2015)

    44

  • „Bei allen unseren Arbeiten an den Mobil- und Raupenkranen stellen wir einen sehr hohen Anspruch an die

    Qualität unserer Schraubverbindungen. Um dies zu gewährleisten, setzen wir für unsere Schraubprozesse

    nur hochwertige Werkzeuge und geeignete Schraubverfahren ein. Ein besonderes Augenmerk legen wir dabei

    auf alle unseren sicherheitsrelevanten Verschraubungen, zu welchen auch der Drehkranz zählt. Alle

    Arbeiten werden automatisiert, überwacht und dokumentiert durchgeführt, um für unsere Kunden ein

    Höchstmaß an Sicherheit zu gewährleisten.

    Die durchgeführten Arbeiten mit der neuen Eco2Touch an unserem Drehkranz haben uns überzeugt. Die

    Bedienung des neuen Systems ist sehr intuitiv und einfach, es verfügt über eine visuelle

    Schraubprozessdarstellung, erlaubt schnellere Arbeitsprozesse und ermöglicht eine hohe Flexibilität beim

    Arbeiten in unterschiedlichsten Drehmomentbereichen.

    Die Erkennung von Materialproblemen ist durch den überwachten Schraubprozess gewährleistet und

    somit ein Maximum an Sicherheit gegeben, worauf wir beim Liebherr-Kundenservice großen Wert legen.

    Seit wir 2007 auf das streckgrenzengesteuerte Verfahren von Smarttorc umgestellt haben, wurden ca.

    300.000 Schrauben angezogen und wir hatten keinerlei Ausfälle mehr an diesen Verbindungen. Mit

    diesem Schraubverfahren sind wir in der Lage, unsere Kunden optimal zu bedienen und unsere Liebherr-

    Geräte auf dem bestmöglichen Stand der Technik zu halten.

    Smarttorc und HYTORC bieten uns schon seit vielen Jahren gemeinsam einen erstklassigen Support,

    hervorragende Erreichbarkeit, Kundennähe und innovative Lösungen für unsere Aufgabenstellungen. Das

    neue intelligente Schraubsystem zeigt, dass unsere Anforderungen, Wünsche sowie Anregungen

    aufgenommen und auch umgesetzt werden.“

    Gerd Spankowski

    LIEBHERR-Werk Ehingen GmbH

    Niederlassungsleiter Oberhausen

    im Januar 2015 45

  • Vorteile Streckgrenzgesteuertes Anziehen (SGA)

    a) Anziehfaktor αA

    entfällt, da Schraubverbindungen beim streckgrenzgesteuerten

    Anziehen (SGA) nicht abgerissen werden können. Siehe hierzu auch

    die Bemerkung in der VDI-2230 – Nov. 2015 Tabelle A8 (Seite 118)

    b) Max. Vorspannkraft:

    Die Schraube erreicht beim Anziehen auf Grund der Belastung

    auf Zug und Torsion ihre individuelle Streckgrenze. Durch den

    Wegfall der Torsionsbelastung beim beenden des Anziehvorgangs wird

    eine Vorspannkraft von ca. 90% von Rp0,2 erreicht.

    c) Reibwertunabhängig:

    Unabhängig von der Reibung wird jede Schraube bis zur Streck-

    grenze belastet. Unterschiedliche Gewindereibbeiwerte führen lediglich

    zu einer Veränderung der Torsionsbelastung in der Schraube

    d) Keine Sonderschrauben notwendig:

    Das Anziehverfahren kann sowohl am Schraubenkopf, als

    auch an der Mutter angewendet werden. 46

  • Vorteile Streckgrenzgesteuertes Anziehen (SGA)

    e) Wiederverwendbar: Da das Verfahren sicher vor Rp0,2 abschaltet, können die Ver-

    bindungselemente wiederverwendet werden.

    f) Auswahl verschiedene SV-Hersteller

    Schrauben und Muttern von verschiedenen Herstellern können

    problemlos vermischt werden, da jede Schraube auf ihre individuelle

    Streckgrenze angezogen wird, gibt es keine Einschränkungen bei der

    Wahl der Schrauben-Lieferanten.

    g) Geringste Setzverluste

    Da sich alle Bauteile ständig im Kraftfluss befinden und eine besonders

    hohe Vorspannkraft erreicht wird, hat dieses Verfahren die geringsten

    Setzverluste.

    h) Anerkanntes Verfahren

    Das Streckgrenzgesteuerte Anziehen wir von allen Zertifizieren

    und in der VDI-2230 anerkannt 47

  • Vorteile Streckgrenzgesteuertes Anziehen (SGA)

    e) Erfüllt VDI 2862-2

    Erfüllt die Anforderungen der VDI 2862-2 für alle Verschraubungen

    f) Dokumentation im Sinne von Industrie 4.0:

    Jeder Schraubvorgang wird über Drehmoment und Drehwinkel

    als Text und Graphik und mit einer Statistik dokumentiert

    g) Qualitätskontrolle:

    Da nicht nur die Schraube sondern die gesamte Verbindung

    beim Anziehen „vermessen“ wird, werden Abweichungen in der Qualität

    sofort erkannt.

    h) Dauerschwingfestigkeit

    Auf Grund des hohen Vorspannkraftniveaus erhöht sich auch

    die Dauerschwingfestigkeit der Verbindung.

    i) Prozesssicheres Verschrauben

    Selbst von lackierten Bauteilen

    48

  • und als „Schmankerl“ prozesssicheres, als Text und Graphik

    dokumentiertes Verschrauben mit integrierter Schraub-

    Prozessbeurteilung ohne Reaktions- / Abstützarm mit

    Standard hydr. Drehmomentschraubern ab 60 bis 190.000 Nm

    - arbeitssicher

    - anlagenschonend

    - reibwertkonstant

    - verdrehsicher

    49

  • Nachteile beim üblichen Verschrauben mit Reaktionsarm

    und mit Gegenhalteschlüssel

    50

  • Verwendung von verdrehsicheren gehärteten Unterleg-

    scheiben auch zum arbeitssicheren und anlageschonenden

    Verschrauben ohne Reaktionsarm und Gegenhalteschlüssel

    51

  • Verschrauben ohne Reaktions- / Abstützarm und

    Gegenhalteschlüssel bei wiederholgenauer

    Montage-Vorspannkraft

    Schraubverbindungen werden somit querkraftfrei und dadurch

    reibungsoptimiert und in Folge wiederholgenau angezogen.

    Es kommt zu keinerlei Verreibungen, Verformungen oder

    Verbiegungen.

    Das bedeutet:

    52

  • Höherer Gesundheitsschutz und hohe

    Arbeitssicherheit durch Schutz vor allem

    der Hände und Finger der Monteure

    Die Werkzeuge können selbst bei Über-

    kopf-Anwendungen an den Verbindungs-

    elementen angehängt und per Fernbe-

    dienung verschraubt werden.

    Vereinfachtes Verschrauben unter

    schwierigen, beengten Bedingungen

    Erheblich niedrigere Leckageraten bei

    Flanschen ( bis zu 0,1 kg / Jahr und Meter Dichtungslänge )

    Geringere Wartungskosten und –intervalle

    durch Schonung der Auflageflächen, der

    Schraubverbindungen und der Werkzeuge 53

  • Arbeitssicher – Reaktionsarmfrei - Reibwertoptimiert

    Verschrauben mit verdrehsicherer Unterlegscheibe mit Außenabstützprofil:

    zWasher und Back-Up-Washer !

    - EINFACH

    - ARBEITSSICHER

    - REAKTIONSFREI

    - VERDREHSICHER

    - BIEGEMOMENTFREI

    - REIBWERTKONSTANT

    - GEHÄRTET

    - WIEDERVERWENDBAR

    - KOSTENNEUTRAL 54

  • Literatur und Quellenverzeichnis: [1] VDI/VDE 2862 Blatt 2 Mindestanforderungen zum Einsatz von

    Schraubsystemen und –werkzeugen / Anwendungen im Anlagen- und

    Maschinenbau sowie für Flanschverbindungen an drucktragenden Bauteilen,

    Düsseldorf, Beuth-Verlag 2014-09

    [2] VDI/VDE 2645-Blatt 2 Fähigkeitsuntersuchung von Maschinen der

    Schraubtechnik, Maschinenfähigkeitsuntersuchung - MFU, Düsseldorf, Beuth-

    Verlag 2014

    [3] Wiegand Kloos und Thomala – Springer Verlag: Schraubverbindungen

    [4] VDI 2230-Blatt 1 Systematische Berechnung hochbeanspruchter

    Schraubenverbindungen, Düsseldorf, Beuth-Verlag 2015

    [5] Isele, D. et al, Verhalten von Lackschichten in Schraubenverb.,

    Schraubmontage 2014, VDI-Berichte Nr. 2219, 2014, S. 17-18

    [6] Holger Junkers, nicht veröffentlichte Schulungsunterlagen zum Smarttorc

    System, München, 2014, JUKO Technik

    [7] VDI/VDE 2648 Blatt 2 Sensoren und Messsysteme für Drehwinkelmessung /

    Anweisung für die rückführbare Kalibrierung / Direkt messende

    Drehwinkelsysteme, Düsseldorf, Beuth-Verlag Oktober 2000

    [8] Stahlbaukalender 2002 Dr. Uwe Hasselmann / Günther Valtinat

    [9] Ulrich Oehms – HYTORC-Seis GmbH

    [10] Prof. Dr.-Ing. Martin-Christoph Wanner / Fraunhofer Rostock

    55

  • Seit 1968 ist HYTORC ein international bekannter Markenname auf dem

    Gebiet der mobilen Verschraubungstechnik. HYTORC entwickelt und

    produziert innovative Verschraubungslösungen für garantiert sichere und

    prozesskonforme Schraubverbindungen. HYTORC ist weltweit vertreten.

    Die Barbarino & Kilp GmbH gegründet im Jahr 1730 in München mit Sitz

    in Krailling / Nähe München ist seit 1985 für die Drehmoment

    gesteuerten Schraubverfahren von HYTORC in Deutschland*, Österreich,

    Schweiz und Türkei tätig. *Das Bundesland NRW wird seit 1986 exklusiv

    und eigenständig von der HYTORC-Seis GmbH mit Sitz in Dörth betreut.

    Die devotec GmbH gegründet im Jahr 2000 in München ebenfalls mit Sitz

    in Krailling ist für HYTORC im Bereich der Vorspannkrafttechnik und

    Schulungen tätig. Beide Firmen sind zertifiziert nach ISO-9001:2015

    sowie ISO-29990 und nach kerntechnischen Regelwerk KTA-1401

    56

  • Wir - HYTORC / devotec bieten mobile Verschraubungstechnik:

    - Sicheres, mobiles Verschrauben und Lösen auch ohne Abstützarm

    und Gegenhalteschlüssel in Kombination von einem von fünf

    möglichen Verbindungselementen. Dadurch arbeitssicheres,

    altersgerechtes, gesundheitsschonendes präzises Anziehen und

    Lösen aller Schraubverbindungen im Industriebereich egal wie beengt

    der Anwendungsfall auch sein mag.

    - Hydraulische intelligente Systemsteuerungen ab 80 Nm bis 190.000

    Nm im Sinne von Industrie 4.0 u.a. zur Erfüllung der VDI-2862-2 sowie

    DIN 25201-7 und mehr

    - Kontinuierlich drehend ( pneumatisch, elektrisch, 18 Volt bzw. 36 Volt

    akkubetrieben) einstellbar ab 30 Nm bis 11.000 Nm

    - Konzepte zur Optimierung von Flanschverbindungen

    57

  • Wir - HYTORC / devotec bieten Service und Dienstleistungen:

    • Vor-Ort-Service: Zur nachhaltigen Verbesserung der Arbeitssicherheit,

    Ergonomie und Qualität, Unterstützung vor Ort durch Revisions-/ Abstell-

    begleitung und vor Ort-Inspektionen, Überprüfung, Reparaturen und

    Rekalibrierung von Verschraubungswerkzeugen.

    • CAD-Design-Center für Sonderanfertigungen und konstruktive

    Planungshilfe

    • Schulungen: Als zertifizierter Lerndienstleister nach ISO-29990 bieten

    wir maßgeschneiderte Schulungen, Lehrgänge und Trainings sowie

    unterschiedliche Schulungsmodule an, wie beispielsweise nach EN

    1591-4 sowie bedarfsgerechte Qualifikation in der Schraubtechnik

    wie Anziehverfahren und Montageverfahren, Parametrierung der Anzieh-

    verfahren sowie kundenspezifische Tätigkeitsschulung entweder in unse-

    rem Schulungszentrum in Augsburg oder direkt beim Kunden vor Ort.

    • Nationale und internationale Netzwerke und Erfahrung auf dem

    Gebiet der mobilen Verschraubungstechnik seit 1968 58

  • Mobile hydraulische Standard Vierkant- und Wechselkassetten-

    Drehmomentschrauber ab 60 Nm bis 190.000 Nm( stufenlos einstellbar)

    Mobile kontinuierlich drehende elektrische sowie 18 Volt und 36 Volt

    akkubetriebene Drehmomentschrauber ab 30 Nm bis 4.050 Nm.

    Als auch mobile Luft-Drehmomentschrauber ab 170 Nm bis 11.000 Nm

    Das gewünschte Drehmoment ist bei allen kontinuierlich drehenden

    Schraubern stufenlos einstellbar

    59

  • Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

    www.anziehverfahren.de

    www.hytorc.de www.devotec.de www.vt-forum.de

    HYTORC-Barbarino & Kilp GmbH sowie devotec GmbH

    Justus-von-Liebig-Ring 17

    D-82152 Krailling / Nähe München Patrick Junkers

    Tel: +49 – (0)89 – 23 09 99-30

    Fax: +49 – (0)89 – 23 09 99-14

    Mobil: +49 –(0)152 – 22 80 99 75

    eMail: [email protected]

    eMail: [email protected]

    60

    http://www.anziehverfahren.de/http://www.hytorc.de/http://www.hytorc.de/http://www.devotec.de/http://www.vt-forum.dehttp://www.vt-forum.dehttp://www.vt-forum.demailto:[email protected]:[email protected]