DGZfP-JAHRESTAGUNG 2002

ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung

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EDV-Management in der Bauüberwachung

Jürgen Müller Compra Frechen, Helmut Riff; RIFF Systemhaus GmbH Herne
Kontakt: J. Müller

1 Einleitung

Bild 1: Luftbild nach Fertigstellung (Modell)

Ein maßgeblicher Zweig des Anlagenbaus ist der Kraftwerksbau auf der Basis fossiler Brennstoffe. Neben dem Bestreben einer ständigen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von Kraftwerken, was insbesondere mit der Liberalisierung des Strommarktes noch an Bedeutung gewonnen hat, geht es dabei auch um eine umweltschonendere Stromerzeugung. War es in den 80er Jahren insbesondere die seinerzeit aktualisierte Umweltgesetzgebung, die umfangreiche Nachrüstungen an bestehenden Anlagen zur SO2-, NOX- und Staubminderung nach sich zog, so sind es heute die für die globale Klimaveränderung verantwortlich gemachte CO2 Emissionen, die weitere Anstrengungen zur Minderung dieser Emissionen erfordern. Da für CO2 keine einsetzbaren Rückhaltesysteme verfügbar sind, können diese Emissionen nur durch eine verbesserte Brennstoffausnutzung und damit Erhöhung des Wirkungsgrades reduziert werden, was auch der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit dient.

Bild 2: Foto aus 2001

Der gegenwärtig im RWE Rheinbraun-Kraftwerk Niederaußem kurz vor der Fertigstellung stehende Braunkohleblock der 1000 Mega-Watt-Klasse wird einen um 10 bis 12 %- Punkte höheren Wirkungsgrad als die derzeit in Betrieb befindlichen Altanlagen haben. Erreicht wird der höhere Wirkungsgrad durch eine Vielzahl von Einzelmaßnahmen, zu denen insbesondere die Anhebung der Frischdampfparameter von 173 bar/ 530°C auf 260 bar/ 580 °C sowie eine aufwändige Rauchgaswärmerückgewinnung mit Einkoppelung dieser Wärme in die Verbrennungsluft- und Speisewasservorwärmung gehören. Die gesteigerten, sog. überkritischen, Dampfparameter erforderten den Einsatz von neuartigen Stählen, die diesen Anforderungen genügen.

Für die Fertigung und Montage der druck- und temperaturführenden Kraftwerkskomponenten ist deshalb ein noch höherer Qualitätsstandard als bei den bisher errichteten Anlagen zu gewährleisten. Allein bei der Montage der Dampfkesselkomponenten sind die Schweißqualität und die begleitende Wärmebehandlung von ca. 120 000 Rundnähten mittels zerstörungsfreier Werkstoffprüfungen zu überwachen und nachvollziehbar zu dokumentieren.

2 Die strukturierte Dokumentierung großer schweiß- und prüftechnischer Datenmengen.

Genutzt wird für diese Aufgabe das von der R!FF Systemhaus GmbH im Zusammenwirken mit Alstom Power Boiler Service und Babcock Borsig Power entwickelte rechnergestützte Programm BIMAS 2000. Als Baustellen-Software für Montageschweißungen gestattet es in effizienter Weise:

Bild 3: Eingabemaske des MSP

  • die Einspeicherung von Bezugsdaten für Programmoperationen (Stammdaten, Schweißplan),
  • die Einspeicherung variabler Schweißstellenbezeichnungen innerhalb von Schweißplanpositionen (Schweißstellenidentifikation) sowie durchgeführter Schweißungen,
  • die schweißnahtbezogene Speicherung aller Wärmebehandlungen und zerstörungsfreien Werkstoffprüfungen (ZfP),
  • die schweißplan- und positionsbezogene Erstellung der schweiß- und prüftechnischen Kundendokumentation (Enddokumentation),
  • eine aktuelle breitgefächerte Qualitätsauswertung der durchgeführten Schweißungen sowie der Arbeitsqualität der Schweißer und deren Qualifikationen,
  • die aktuelle Bewertung des Arbeitsstandes der Schweißungen, Wärmebehandlungen und ZfP im Vorhaben schweißplanpositionsbezogen oder für bestimmte Fertigungslose (Pakete),
  • die selektive Darstellung aller im Vorhaben gemäß Schweißplan durchzuführenden Wärmebehandlungen und ZfP,
  • das Ausgeben von schweißstellenbezogenen Arbeitslisten zur Erfassung durchgeführter Schweißungen sowie Vorgaben für ZfP,
  • das Ausgeben von Prüfbericht-Leerdrucken.

3 Der Montageschweißplan (MSP)

Der MSP (Bild 2) ist für Montageschweißungen im Dampfkesselbau (überwachungspflichtige Anlage) das zentrale Arbeitsdokument. Im MSP sind alle Vorgaben für Schweißen, Wärmebehandlung und Schweißnahtprüfungen zusammengefasst. Er bildet die Basis für das Baustellen-Management und Informationssystem BIMAS 2000, auf die sowohl bei der Einspeicherung der Schweiß- Glüh- und Prüfdaten wie auch für die Erstellung von Glühanweisungen, Schweißstellenlisten, Arbeitslisten für ZfP, MSP-Auszüge für ZfP und Glühungen Bezug genommen wird. Zu jeder MSP-Position ist eine Schweißstellenliste an Hand der Konstruktionsunterlagen sowie festgelegter Ordnungsprinzipien (Zählweise, Strömungsrichtung von Medien) zu erstellen.

Sie gewährleistet die Identifikation jeder einzelnen Schweißnaht in einer Anlage und ist Teil der Enddokumentation. Die Programmverknüpfungen der Software folgen der Logik: schweißen, glühen, prüfen. Plausibilitätskontrollen erzwingen diese Vorgehensweise bei der Datenspeicherung. Diese Verknüpfung verhindert, dass ZfP-Ergebnisse oder Glühungen für nicht geschweißte Nähte abgelegt werden können. Das heißt, nur für die abgeschweißten Nähte wird die Eingabensperre für Glühungen und ZfP aufgehoben.

Bild 4: Schweißstellenliste Bild 5: MSP - Detailansicht Bild 6: Vorgaben zur Wärmebehandlung

4 Die Dokumentierung von Schweißnahtglühungen

Entsprechend den je nach MSP-Position abgerufenen Glühvorgaben (Bild 3) erfolgt der Ausdruck: "Vorgaben zur Wärmeführung" als Arbeitsanweisung für den Glüher vor Ort. Die im Glühdiagramm analog registrierten Glühparameter werden als digitale Werte MSP-positionsbezogen manuell im System abgelegt und im abrufbaren Protokoll über die Wärmeführung (Glühprotokoll) in der jeweiligen MSP-Position als Teil der Enddokumentation dargestellt. In das Protokoll der Wärmeführung ist die Kontrollfunktion über die Vollständigkeit der Glühungen aller Schweißnähte einer MSP-Position eingebaut, hilfreich für die Schweißaufsicht vor Ort.

5 Die Dokumentierung der Schweißnahtprüfungen

Die Schweißnahtprüfung mittels Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung ist der bestimmende Nachweis über die Qualität der ausgeführten Schweißnähte. Deshalb kommt der fachgerechten Durchführung und dem Umgang mit den Prüfergebnissen besondere Bedeutung zu. Arbeitsgrundlage für die Prüfdurchführung, die Ergebnisdokumentierung sowie die Statusermittlung der durchgeführten ZfP in den jeweiligen MSP-Position ist der Prüfplan im Rückgriff auf die im MSP festgeschriebenen Arten und Umfänge durchzuführender ZfP. So wie bei der Schweißnahtglühung sind auch für jede Prüfart innerhalb einer MSP-Position die prüftechnischen Daten über einen Prüfbericht-Leerdruck als Auftragsgrundlage für die Prüfdurchführung abrufbar. Die Prüfergebnisse werden im System abgelegt.

Liste der vom Programm unterstützten ZfP - Verfahren
RT; FE; MP; FE/MP; US; US_Randzone; Schweißkantenprüfung;
Spektralanalyse; Wurzelprüfung; Kantenversatz; Sichtkontrolle

5.1 Der Ablauf der ZfP-Prüfungen
ZFP-Prüfungen finden häufig unter Termindruck statt. Auf Großbaustellen wie Niederaußem ist dies nicht anders, Teilweise arbeiteten bis zu 150 Schweißer auf der Baustelle. Ihre Arbeit wurde von bis zu 40 ZfP-Prüfern (meist in der Nacht) geprüft. Die Bewertung der Prüfergebnisse musste am darauf folgenden Morgen dem Qualitätsmanagement vorgelegt werden. Eingegeben und dokumentiert wurden diese Prüfergebnisse an zwei PC's. Für einen derart hohen Durchsatzes an Prüfungen ist eine sichere und schnelle Eingabemöglichkeit der Ergebnisse von besonderer Bedeutung.

Bild 8: ZfP-Bautwagen Bild 9: Bei der Prüfung

6. Die schweiß-, glüh- und prüftechnische Enddokumentation

Mit dem Abschluss aller schweiß-, glüh- und prüftechnischen Aktivitäten innerhalb einer MSP-Position ist die Enddokumentation abrufbar .

Für das montageleitende Personal ergibt dies einen entscheidenden Rationalisierungseffekt.

Bild 10: Auswahlmenü - Mögliche Berichte

7. Permanente Analyse, ein bestimmendes Element der Qualitätssicherung

Die Montageschweißungen an Kesselkomponenten werden manuell ausgeführt (Platzverhältnisse). Damit erhält die Bewertung der Arbeitsqualität der eingesetzten Schweißer nach verschiedenen Aspekten besonders Gewicht .

Bild 11: Qualitätsauswertungen

Bild 12: Mehrfachfilter

Diese Tiefenanalysen bei großen, über längere Zeiten laufende Vorhaben sind nur computergestützt möglich. BIMAS 2000 ermöglicht das mit Rückgriff auf die eingespeicherten Daten in effizienter Weise. Das gleiche gilt für den Abarbeitungsstand (Schweißen, Glühen und Prüfen) innerhalb des Vorhabens.

8. Technische Anforderungen an die Computertechnik zur Nutzung von BIMAS 2000, Installation von BIMAS, Netzwerk, Service.

BIMAS 2000 ist als 32Bit Software für Windows 95/98/2000 und NT entwickelt worden. Das Programm ist auf sieben vernetzten Arbeitsplätzen auf der Baustelle installiert. Als Workstation werden hier Pentium II PC' s mit 128 MB Arbeitsspeicher eingesetzt. Das Programm BIMAS 2000 ist ein Client - Server - Programm. Das bedeutet für den Anwender ein Höchstmaß an Datensicherheit, da die Daten von BIMAS 2000 von einem Datenbankserver verwaltet werden. Als Datenbankserver wird in Niederaußem der Adaptive Server Anywhere 7 von Sybase genutzt. Es kann aber prinzipiell jeder SQL-Server eingesetzt werden. Entscheidend für die Antwortzeiten des Programms ist die Leistung des Servers. Hier muss bei der Anschaffung der Hardware auf einen leistungsfähigen Prozessor, großen Arbeitsspeicher und schnelle Festplatten geachtet werden. Die Einrichtung wird im Bedarfsfall mittels Fernwartungssoftware von R!FF (Herne) aus gewartet.

Bild 13: Bimas - Netzwerk Niederaussem

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