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Der Bau, die Modernisierung und das Instandhalten von Gas- und Wasserrohrleitungen sind kostspielig und aufwändig. Der Fachkräftemangel, hohe Ansprüche an eine von Energiewende und demographischem Wandel geprägte Infrastruktur prägen die Anforderungen an diese Netze. Arbeits- und kostensparende Neuerungen stehen daher für das Gas- und Wasserfach hoch im Kurs und sind ebenso bei Forschung und Entwicklung im Pipelinebau von großer Bedeutung. In diesem Umfeld entwickelt die Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt (SLV) Halle derzeit ein baustellen- taugliches Verfahren zum laserbasierten Schweißen von Rohrleitungen.

Das Verfahren beruht auf der Nutzung des Tiefschweiß- effektes. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren kann man damit mehrlagige konventionelle Schweißungen mit einer einzigen Schweißung realisieren. Je größer der Umfang der Rohre und die zu schweißenden Wandstärken sind, desto größer ist der Nutzen dieser Technologie.

Ein erster Prototyp, eine Laserorbitalzange, wurde bereits in der Praxis erfolgreich getestet. Es war weltweit die erste Laserschweiß- anwendung, die unter realen Bedingungen im Pipelinebau eingesetzt wurde, bei einer Gashochdruckleitung DN300 mit einer Wandstärke von 6,3 mm.

In Kooperation mit Mannesmann Line Pipe, einem Unternehmen der Salzgitter AG, arbeitet die SLV Halle derzeit an der Weiterentwicklung dieser Technik.

Die Hallenser Forscher wollen im nächsten Schritt die Arbeitsabläufe beim Verlegen von Rohrleitungen stärker automatisieren. Mit dem neuen Verfahren werden das Ausrichten der Rohre zueinander, das Schweißen und die Schweißnahtprüfung in einem Arbeitsgang erfolgen. Dadurch werden manuelle Tätigkeiten und auch mögliche vom Menschen verursachte Fehler deutlich reduziert.

Nach dem Verlegen der Pipelines kommt die Nacharbeit: Bei konventionellen Schweißungen müssen Fehlstellen aufwändig ausgearbeitet, manuell nachgeschweißt und wieder geprüft werden. Das entfällt beim Einsatz der neuen Technologie, weil fehlerhafte Stellen in der Schweißnaht sofort überschweißt werden können, nachdem sie durch die integrierte Prüftechnik erfasst wurden. Dieser ganzheitliche Ansatz soll durch digitale Datenerhebung, Beobachtungstechnik und Künstliche Intelligenz ergänzt werden. Im Ergebnis soll eine Anlagentechnik zur Verfügung stehen, mit der man in Abhängigkeit von Rohrdurchmesser und Wandstärke die Produktivität mindestens verdoppeln kann.

Wie die SLV-Technik in der Praxis funktioniert zeigt der 2-minütige Film Laserstrahlschweißen von Rohrleitungen auf Baustellen im Feld.

SLV-Geschäftsführer Prof. Steffen Keitel erklärt: „Die Einführung einer laserbasierten Technologie zum Schweißen von Pipelines ist für die Zukunft der Gaswirtschaft ein äußerst interessantes Geschäftsfeld. Das Zeitalter der fossilen Brennstoffe geht zu Ende und die erneuerbaren Energien werden schrittweise die Marktführerschaft übernehmen. Die für Erdgas genutzten Pipelines werden aber weiterhin gebraucht. Denn die großflächige Nutzung von Solar- und Windenergie wird nur dann möglich sein, wenn es gelingt eine kostendeckende Zwischenspeicherung für Zeiten mit geringem Energieaufkommen zu schaffen. Eine Möglichkeit ist hierbei die Erzeugung von Wasserstoff bei einem Überangebot an Wind und Sonne. Dafür sind große Energiespeicher und Transportleitungen notwendig, wie sie das heutige Erdgasnetz bietet.“

Die neue SLV-Entwicklung wird auf dem 34. Oldenburger Rohrleitungsforum am 13./14. Februar 2020 dem Fachpublikum vorgestellt. Es soll ein wichtiger Meilenstein für diese neue Schweißtechnologie sein, die nach SLV-Einschätzung den Pipelinebau nachhaltig verändern wird.