TY - THES

T1 - Korrosionsschutz von perlitischen Spannstahldrähten für Windkraftanlagen

AU - Deutsch, Jacqueline

N1 - gesperrt bis 06-10-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Im Zuge dieser Masterarbeit wird eine neue Beschichtung für hochfeste, feinperlitische Spannstähle, die in Windkraftanlagen Einsatz finden, auf ihre gegen Korrosion schützende Wirkung getestet. Diese Spannstahldrähte werden in Onshore-Windtürmen verwendet. Aufgrund der hohen Zugkräfte, die auf ihnen lasten und den herrschenden Umgebungsbedingungen kann es zum Versagen durch Wasserstoffversprödung kommen. State of the Art Beschichtungen der Industrie sind auf Öl-, Fett- oder Wachsbasis und haben große Nachteile in der Verarbeitung und Langzeitbeständigkeit. Aus diesem Grund weisen die aus den Spannstahldrähten gefertigten Spannglieder nur eine begrenzte Lebensdauer von bis zu 20 Jahren auf. Eine neue Korrosionsschutzformulierung auf Lackbasis soll die Lebensdauer dieser Stähle verbessern und den Ressourceneinsatz minimieren. Um eine Aussage über den verbesserten Schutzeffekt der neuen Korrosionsschutzformulierung treffen zu können, wurden verschiedene Tests sowohl an Referenzproben mit der Schutzschicht auf Wachsbasis als auch an Proben mit der neuen Schutzschicht auf Lackbasis durchgeführt. Der statische Lastfall, der an den Spannstählen durch die Vorspannung bei Errichtung der Windkraftanlagen erzeugt wird, wurde durch constant load tests mit kontinuierlicher in-situ Wasserstoffbeladung in schwefelsaurer Lösung getestet. Der dynamische Lastfall, der in den Windkraftwerken durch die vorherrschenden Windverhältnisse ausgelöst wird, sollte mit der Durchführung von ripple load tests bei kontinuierlicher in-situ Wasserstoffbeladung in schwefelsaurer Lösung simuliert werden. Die Wirksamkeit der Beschichtung gegen korrosive Medien wurde durch Wasserstoffbeladungen getestet. Um einen Trend des Wasserstoffgehaltes über die Beladungsdauer zu erhalten, wurden Proben für unterschiedliche Zeiten mit Wasserstoff beladen. Anschließend wurde über eine Trägergasheißextraktion der Wasserstoffgehalt in der Probe bestimmt. Die Auswertung der einzelnen Prüfungen hat ergeben, dass die neuartige Korrosionsschutzbeschichtung die Entstehung und Aufnahme von Wasserstoff bei deutlich geringerer Schichtdicke in gleichem Ausmaß verhindert wie das bestehende System auf Wachs-Basis.

AB - Im Zuge dieser Masterarbeit wird eine neue Beschichtung für hochfeste, feinperlitische Spannstähle, die in Windkraftanlagen Einsatz finden, auf ihre gegen Korrosion schützende Wirkung getestet. Diese Spannstahldrähte werden in Onshore-Windtürmen verwendet. Aufgrund der hohen Zugkräfte, die auf ihnen lasten und den herrschenden Umgebungsbedingungen kann es zum Versagen durch Wasserstoffversprödung kommen. State of the Art Beschichtungen der Industrie sind auf Öl-, Fett- oder Wachsbasis und haben große Nachteile in der Verarbeitung und Langzeitbeständigkeit. Aus diesem Grund weisen die aus den Spannstahldrähten gefertigten Spannglieder nur eine begrenzte Lebensdauer von bis zu 20 Jahren auf. Eine neue Korrosionsschutzformulierung auf Lackbasis soll die Lebensdauer dieser Stähle verbessern und den Ressourceneinsatz minimieren. Um eine Aussage über den verbesserten Schutzeffekt der neuen Korrosionsschutzformulierung treffen zu können, wurden verschiedene Tests sowohl an Referenzproben mit der Schutzschicht auf Wachsbasis als auch an Proben mit der neuen Schutzschicht auf Lackbasis durchgeführt. Der statische Lastfall, der an den Spannstählen durch die Vorspannung bei Errichtung der Windkraftanlagen erzeugt wird, wurde durch constant load tests mit kontinuierlicher in-situ Wasserstoffbeladung in schwefelsaurer Lösung getestet. Der dynamische Lastfall, der in den Windkraftwerken durch die vorherrschenden Windverhältnisse ausgelöst wird, sollte mit der Durchführung von ripple load tests bei kontinuierlicher in-situ Wasserstoffbeladung in schwefelsaurer Lösung simuliert werden. Die Wirksamkeit der Beschichtung gegen korrosive Medien wurde durch Wasserstoffbeladungen getestet. Um einen Trend des Wasserstoffgehaltes über die Beladungsdauer zu erhalten, wurden Proben für unterschiedliche Zeiten mit Wasserstoff beladen. Anschließend wurde über eine Trägergasheißextraktion der Wasserstoffgehalt in der Probe bestimmt. Die Auswertung der einzelnen Prüfungen hat ergeben, dass die neuartige Korrosionsschutzbeschichtung die Entstehung und Aufnahme von Wasserstoff bei deutlich geringerer Schichtdicke in gleichem Ausmaß verhindert wie das bestehende System auf Wachs-Basis.

KW - Corrosion

KW - stress corrosion cracking

KW - hydrogen embrittlement

KW - hydrogen loading

KW - static load test

KW - dynamic load test

KW - prestressing steel

KW - corrosion protection

KW - paint coating

KW - wind turbines

KW - service life increase

KW - Korrosion

KW - Spannungsrisskorrosion

KW - Wasserstoffversprödung

KW - Wasserstoffbeladung

KW - statischer Lastversuch

KW - dynamischer Lastversuch

KW - Spannstahl

KW - Korrosionsschutz

KW - Lackbeschichtung

KW - Windkraftanlagen

KW - Lebensdauererhöhung

U2 - 10.34901/mul.pub.2023.249

DO - 10.34901/mul.pub.2023.249

M3 - Masterarbeit

ER -