Lasergeschweißte Edelstahlrohre für die Tiefsee

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MaSuB GmbH - Maschinen für die Schweißnahtvorbereitung und Blechbearbeitung

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Rofin-Sinar Laser GmbH

Die erste Herausforderung bestand in der Wahl des richtigen Werkstoffes. Rohre, die in Medien wie Meerwasser geführt werden, erfordern Materialien mit einer sehr hohen Korrosionsbeständigkeit. Nichtrostende Duplexstähle, also Edelstähle mit annähernd gleichen Gefügeteilen von Austenit und Ferrit, bieten höchste Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig guten Festigkeitseigenschaften. Der sogenannte Super-Duplexstahl 1.4410 verfügt durch seine spezielle Legierungszusammensetzung (25 % Chrom, 7 % Nickel, 4 bis 5 % Molybden und 0,3 % Stickstoff) über die besten Eigenschaften in Bezug auf die im Offshore-Bereich auftretenden korrosiven Medien und war somit die erste Wahl für den Rohrspezialisten. Für den Laserschweißprozess bedeutet dies, ein besonderes Augenmerk auf das Spritzerverhalten und die Porosität bei vorgegebenen Geschwindigkeitsanforderungen zu legen.

Genaue Positionierung des Laserstrahls in der Mitte der Schweißfuge notwendig

Die hohen Anforderungen an diese speziellen Edelstahlrohe spiegeln sich auch in der Komplexität der Fertigungslinie wider. Im ersten Fertigungsschritt kommt das Material für den Endlosprozess direkt vom Coil – die einzelnen Coils werden dabei derzeit mittels WIG-Schweißen miteinander verbunden. Nach der Kantenvorbereitung durch einen Schabeprozess wird das Edelstahlband durch die Einformung des Rollformers geführt, bevor es den Laserschweißbereich erreicht. Für den anschließenden Schweißprozess ist eine genaue Positionierung des Laserstrahls in der Mitte der Schweißfuge notwendig, um die geforderte Schweißqualität erreichen zu können.

Das Laserschweißsystem von Rofin, bestehend aus einem 8-kW-CO₂-Laser und dem Profile Welding System, verfügt über ein Sensorsystem für die Schweißspalt-Lageerkennung, dem sogenannten Weld Sensor. Dank diesem Sensor werden selbst geringste Abweichungen in der Spaltlage und Schweißposition erfasst und dafür gesorgt, dass der Laserstrahl immer genau positioniert ist, wodurch eine hohe Prozesssicherheit erzielt wird. Eine nachträgliche Wärmebehandlung mittels inline-glühen sorgt am Ende für ein gleichmäßiges Gefüge. Nach einem finalen Bürstvorgang ist die Schweißnaht mit bloßem Auge nicht mehr zu erkennen.

Drucktest mit bis zu 2000 bar schließt die Qualitätsprüfung ab

Der gesamte Herstellungsprozess wird mithilfe verschiedener Messmethoden und intelligenter Prozesssensorik in der Linie von Vallourec kontrolliert – vom Coil bis zum fertigen Rohr. Bei Qualitätsbeeinträchtigung werden die entsprechenden Rohrabschnitte markiert, herausgeschnitten und mittels Orbitalschweißen wieder verschweißt bevor sie als Endlosrohre wieder auf ein Coil aufgewickelt werden. Ein Drucktest mit bis zu 2000 bar schließt die Qualitätsprüfung ab. Die fertigen Rohre haben Durchmesser von 16 bis 40 mm bei Wandstärken von 1 bis 3 mm.

Mit der Produktion von Versorgungsleitungen für Umbilicals hat das Unternehmen Vallourec nicht nur sein Produktprogramm erweitert, sondern gleichzeitig auch einen neuen und innovativen Herstellungsprozess für diesen speziellen Rohrtyp entwickelt. Das Laserschweißen hat sich dabei als ideales Verfahren erwiesen, welches kontinuierlich geschweißte Rohre mit einer sehr hohen Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit liefert. Nicht zuletzt auch die intensive und partnerschaftliche Zusammenarbeit aller Projektpartner hat dazu geführt, dass schon über die Integration weiterer Laserprozesse in die Fertigungslinie nachgedacht wird. MM

* Dipl.-Ing. Corinna Brettschneider ist zuständig für PR & Marketing bei der Rofin-Sinar Laser GmbH in 22113 Hamburg

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