Mehr Effizienz im Kraftwerksbau: Schweißen im Inneren von Stahlbauteilen

Beengte Platzverhältnisse und hohe Qualitätsanforderungen verlangen clevere Lösungen, damit Schweißer effizient, ergonomisch und gefahrlos arbeiten können. Wie eine solche Lösung aussehen kann, weiß Fronius. Sie rieten Bilfinger Industrial Services zu einem Push-Pull-Schweißbrenner mit langem Schlauchpaket. Für die perfekte Schweißnaht sorgt eine TPS/i-Stromquelle.

Anlass für die Anschaffung war der Auftrag für den Bau von Stahlkomponenten für den nahegelegenen Neubau des Wasserkraftwerks Traunleiten. Der Vertrag umfasste das Engineering, die Fertigung und Lieferung sowie die Montage 23 verschiedener Stahlkomponenten mit einem Gesamtgewicht von etwa 350 Tonnen. Darunter Einlaufschütze, Turbineneinlaufdammbalken, Grobrechen zum Schutz der Turbinen und zwei Wehrklappen, sogenannte Fischbauchklappen.

Fischbauchklappe ist 44 Meter lang

Fischbauchklappen steuern bei Laufwasserkraftwerken die Stauhöhe des Wassers. Ihren Namen verdanken sie ihrer gewölbten Form, die an einen Fischbauch erinnert und sie besonders torsionssteif macht. Genau das war bei diesem Projekt gefragt. Zwei drehbare Klappen, jeweils 44 Meter lang, die je an einer Stirnseite über einen hydraulischen Verstellantrieb mit der Seitenwand des Stauwerks verbunden sind. Abgesehen davon sind die etwa 2,5 Meter hohen Klappen mit der Schwelle des Stauwehrs über eine Drehachse verbunden. Dies ermöglicht das Aufrichten und Senken der Fischbauchklappe und damit die schnelle Regelung des Wasserstands.

„Aufgrund der Transportbeschränkungen wurden die Klappenkörper in drei Segmente von bis zu 16 Metern unterteilt“, sagt Bernhard Brindl, Projektleiter im Hydrogeschäftsbereich bei Bilfinger am Standort Wels. „Die Verbindung der Teile erfolgte auf der Baustelle über Flanschplatten mit hochfesten Schraubverbindungen, was eine regelmäßige Überprüfung des Anzugdrehmoments erfordert.“ Pro Segment war ein wiederverschließbares Mannloch mit einem Durchmesser von 650 Millimeter vorzusehen.

Bisher: mehrere Mannlöcher unabdingbar

Reicht für die Wartung ein Zugang aus, brauchte Bilfinger für das Schweißen der 16 Meter langen Segmente mit der bislang verfügbaren Schweiß-Ausrüstung mindestens zwei Mannlöcher. Um alle erforderlichen Schweißpositionen erreichen zu können, hätten die Schweißer die Schweißstromquelle inklusive Drahtvorschubgerät mit ins Innere des Werkstücks nehmen müssen. „Wir hätten im Anschluss die zusätzlichen Zugänge wieder verschweißen und auf ihre Dichtigkeit kontrollieren müssen. Unabhängig von den zusätzlichen Kosten bedeutet jedes zusätzliche Mannloch eine Schwachstelle, an der Wasser eindringen könnte“, verdeutlicht Brindl.

600 Meter Schweißnähte

Fronius empfahl den Bilfinger Experten den Einsatz eines langen Schlauchpakets in Verbindung mit einem Push-Pull-Brenner und einer Schweißstromquelle aus der neuesten TPS/i-Gerätegeneration. Bilfinger vertraut schon lange auf Fronius. „Bei uns sind einige Hundert Fronius-Geräte im Einsatz, genutzt von mehr als 300 Schweißern – sowohl in den Werkstätten als auch auf Baustellen“, betont Brindl. So folgte der Industriedienstleister der Empfehlung und orderte einen acht Meter langen PullMig-Schweißbrenner sowie eine TPS 500i für den Bau der Torsionsklappen.

Dabei verschweißten die Experten S355-Stahlbleche vorrangig mit Kehlnähten sowie einigen V-Nähten mit einer Gesamtlänge von etwa 600 Metern. Sie begannen mit dem Aufbau einer Stahlwanne, die eine Seite der Klappe bildet. Darauf wurden Verstrebungen und anschließend der „Deckel“ aufgeschweißt. Die Schweißer mussten enge Toleranzvorgaben im Millimeterbereich einhalten und auf minimalen Schweißverzug achten, damit sich die Teile später präzise zusammenschrauben und auf die Drehachse montieren ließen. Um Zwangspositionen weitgehend auszuschließen, legten die Schweißer die Klappe mehrfach mit dem Rollenkran um.

Mehr Bewegungsfreiheit

„Das Ergebnis hat uns alle überzeugt“, sagt Brindl. „Der durch das lange Schlauchpaket erweiterte Aktionsradius erlaubte es uns, auf das zweite Mannloch pro Segment zu verzichten und uns so den damit verbundenen Aufwand komplett zu sparen.“ Zudem konnten die Werker die Schweißstromquelle samt Drahtvorschubgerät außerhalb des Klappenkörpers platzieren und dennoch alle erforderlichen Positionen erreichen. „Das bedeutet nicht nur ein Plus an Bewegungsfreiheit in dem ohnehin engen Raum von etwa 1.500 mal 800 Millimetern Querschnittgröße, sondern erleichtert – und das ist für uns entscheidend – im Notfall den Rettungskräften auch den Zugang und die Bergung.“

Die Ausrüstung bietet eine Reihe weiterer Vorteile, die sich auch im Pipeline-, Behälter- und Schiffsbau unmittelbar auf die Effizienz, Ergonomie und Qualität auswirken. Über die direkt am Brennerkörper aufrufbare Fernsteuerung JobMaster lassen sich alle wichtigen Schweißparameter einstellen. So kann der Schweißer ohne Umweg und lange Unterbrechungen unterschiedliche Schweißaufgaben direkt erledigen. „Dabei loben unsere Schweißer besonders den gleichmäßigen Drahtvorschub “, berichtet Brindl. Zusätzlich erleichtert eine im Schweißbrenner integrierte LED-Beleuchtung das Arbeiten an schlecht ausgeleuchteten Stellen. Dennoch ist der Schweißbrenner extrem kompakt und wiegt trotz des integrierten Zweirollenantriebs nur 1,6 Kilogramm. Er gehört damit zu den Leichtesten seiner Klasse. Zusammen mit der für die TPS/i-Geräte typischen schnellen Regelung des Lichtbogens und dem stabilisierenden Pulsprozess PMC lassen sich höchste Qualitätsanforderungen effizient, sicher und bequem erfüllen.

Erfolg auf lange Sicht

„Die Schweißer wollen am liebsten nur noch mit diesem Gerät arbeiten“, fasst der Projektleiter zusammen. „Wir haben die TPS 500i mit dem langen PullMig-Schweißbrenner sofort für unsere Abteilung reserviert. Die für den Behälterbau zuständige Abteilung hat nachgezogen und ebenfalls ein langes Schlauchpaket bestellt. So können sich die Schweißer auch bei größeren Behältern ganz ihrer eigentlichen Arbeit widmen und profitieren vom vergrößerten Aktionsradius.“

(Quelle: Fronius International GmbH)