Bij installaties in de offshore (wind)industrie zijn boutverbindingen onderwater of in splashzone alledaags. Bijvoorbeeld op de bootlanding met de daarop voorgeschreven coating van meer dan 600 micrometer. De coating beschermt weliswaar de stalen bouwdelen, maar verandert het gedrag in de geboute verbindingen. Het leidt tot verlies van voorspankracht in de bouten, met mogelijk falen van de verbinding als geheel. Het bedrag dat gemoeid is met extra uitwisselen van boutgarnituren het controleren van de verbindingen loopt is hoog.
Het Duitse Ministerie voor Wetenschap en Energie heeft het onderzoeksproject 19.675 B van de TU-Dresden en het Fraunhofer-IGP-Rohstock gefinancierd; Het onderzoek met de titel “Qualifizierung eiens Verfahrens zur Montage und Vorspankraft erhaltenden Sicherung von Schraubverbindungen” werd onlangs afgesloten.
Tot voor kort ontbraken eisen voor een effectieve boutmontage onderwater. Daarom moesten de boutverbindingen bij offshore windinstallaties regelmatig gecontroleerd worden. Dat geldt evenzeer zo voor landinstallaties op de mast, rotorbladen en machinehuis of in de maritieme sector op voortstuwingsinstallaties en hijskranen.
Elke falende bout is een beginnend gevaar voor de flensverbinding. Vaak ligt het falen niet aan de monteur maar aan oorzaken tijdens de productie, of zaken die in het veld niet opgemerkt zijn en die de monteur ook niet kan beïnvloeden of zelfs opmerken. Voorbeelden zijn materiaaleigenschappen en maatvoering van de verbindingsmiddelen, oppervlaktegesteldheid en haaksheid. Maar ook een foutief aanhaalmoment door verkeerde aanname van de wrijvingscoëfficiënt en ongelukkige constructies die de monteur dwingen een foutieve afsteuning van het gereedschap toe te passen die tijdens de boutmontage ongewenste buigings- en afschuifkrachten opwekken. Dat kan leiden tot overmatige slijtagesporen op de draai- en draagvlakken en op de schroefdraad daarmee de wrijving verhogen waardoor ongemerkt de minimaal vereiste, laat staan onderhoudskosten ideale, voorspankracht nooit bereikt wordt.
Maatregelen voor een kostenverlagende en een trefzeker aanhalen van kritische boutverbindingen vanaf M16 zijn:
- Verschroeving zonder dat het gereedschap een reactiearm nodig heeft, en zonder een tegenhoudsleutel nodig is om de contramoer tegen meedraaien te blokkeren. Dat kan met het HYTORC-Washersysteem, waarop het gereedschap kan afsteunen zonder buiging- of afschuifkrachten te veroorzaken. Er is ook anti-rotatie-onderleg ring voor onder de contramoer waardoor die niet meer tegengehouden hoeft te worden.
- Moment gestuurd aanhalen en gelijktijdig de 0,2 Rp rekgrens bewaken.
Dat kan met het mobiele hydraulische aanhaalsysteem DGS. Het staat voor Draaimoment Gestuurd, rekgrensbewaakt. Bij dit montageproces is het aanhaalmoment de stuurparameter, en de hoekverdraaiing van de moer of boutkop de controleparameter. Zodra het quotiënt niet meer lineair verloopt is de rekgrens bereikt, wordt het aanhaalproces gestopt en de monteur gewaarschuwd. Op die manier weet de monteur van elke boutaanhaling wat hij doet en wordt, voor dat er ook maar iets beschadigd is, gewaarschuwd. Het DSG-systeem herkent processtoringen en documenteert die. Deze methode voldoet aan alle eisen die de VDI-VDE 2862-Blatt2 stelt. De geregistreerde data wordt digitaal in grafische en tekst vorm weergegeven, waarmee DGS past binnen de industrie 4.0. - Gewichtsbesparing in combinatie met onderhoudsarme, of zelfs vrije, boutverdingen.
Dat kan met het mobiele hydraulische aanhaalsyteem SGA. Het staat voor Rekgrens Gestuurd Aanhalen. (Noot; dit is wat ander dan rekbouten die bewust ver in het overelastisch worden vastgezet). Bij dit aanhaalproces kan samen met een doordachte dimensionering de verbindingsmiddelen slanker, compacter en dus lichter geconstrueerd worden. Met het SGA worden standaard bouten/moeren met standaard gereedschap tot net in het plastisch gebied vastgezet en daarmee zo onderhoudsarm als mogelijk is. Soms zelf onderhoudsvrij.
Het doel is de componenten zodanig te verbinden dat deze onder alle voorkomende bedrijfskrachten zich als één geheel gedragen. Zelfs gecoate delen laten zich met het rekgrensgestuurde SGA proces zeker vastzetten. Door de hogere voorspankrachten verhoogd ook belastbaarheid tegen vermoeiing. Ondanks een over-elastische montage wordt de verbinding elastisch bedreven want bij de de-activatie (wegname) van het gereedschap worden de torsie -en buigingskracht weggenomen en komt er per direct axiale boutkracht reserve vrij. Afhankelijk van de klemlengte en wrijvingscoefficient en afsteuning staat de verbinding statisch op 85-90% van de rekgrens. Hergebruik van de bouten, binnnen de normering, is met SGA tot 3-5 keer mogelijk.
Altijd de maximale voorspanning voor elke bout afzonderlijk behalen waarbij, zodra de zwakste schakel; bout, flens, coating, schroefdraad in blindgat of moer, een niet doorgeharde onderlegring of te zacht flensmateriaal, het gaat begeven het aanhaalproces stopt voordat schade is ontstaan.
DNV-GL heeft deze aanhaalmethode goedgekeurd en vrijgegeven: