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Wednesday, September 28, 2011, Saal G-1 10:15 AM Interessante fügetechnische Konstruktionen |
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Fügetechnische und werkstofftechnische Untersuchungen zur Herstellung von hochtemperaturbelastbaren Reformersystemen für die Brennstoffzellentechnik |
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Thomas Ebersbach* / Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH , Gemany Sabine Sändig/ Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Deutschland Michael Steffen/ ZBT Duisburg, Deutschland Oliver Pasdag/ ZBT Duisburg, Deutschland Angelika Heinzel/ ZBT Duisburg, Deutschland Ammar Naji/ Karl-Winnacker-Institut Frankfurt/M., Deutschland Michael Schütze/ Karl-Winnacker-Institut Frankfurt/M. , Deutschland |
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Die aktuell in der Brennstoffzellentechnik zur Anwendung kommenden Reformersysteme unterliegen einer starken korrosiven und thermischen Beanspruchung. Um die geforderten hohen Standzeiten zu realisieren ist eine Anpassung des Werkstoffes und der Fügetechnologie notwendig. Ausgehend von einer Anforderungsanalyse wurden gezielt Untersuchungen an verschiedenen Werkstoffen, geeigneten Fügetechnologien und Beschichtungen durchgeführt. Mit der systematischen Betrachtung des Reformersystems in Bezug auf die Beschreibung der Temperaturverteilung und -wechselbelastung im System, der Prozessgasatmosphäre und einer damit verbundenen Schadensfallanalyse wurden die Randbedingungen für die Optimierung des Systems festgelegt. Die betrachteten hochlegierten Cr-Ni-Stähle umfassen die Werkstoffe X6CrNiTi18-10 (1.4541), X15CrNiSi25-21 (1.4841), X5NiCrAlTi31-20 (1.4958) zudem wurde die Nickelbasislegierung NiCr23Fe (2.4851)ausgewählt. Die mittels WIG-, Plasma- und Laserstrahlschweißen hergestellten Verbindungen wurden auf ihre mechanisch-technologische Eigenschaften vor und nach Hochtemperaturkorrosionstests unter simulierten Prozessbedingungen geprüft. Des Weiteren erfolgte die Simulation von Eigenspannungen im Reformersystem unter thermischer Belastung, welche zu einer konstruktiven Anpassung des Systems führten. Die durchgeführten Optimierungen und deren Einfluss auf die Erhöhung der Standzeit wurden anhand eines exemplarischen Systems im Langzeitversuch untersucht. |