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Thursday, September 17, 2015, Saal Petersburg 9:30 AM Anlagen-, Behälter- und Rohrleitungsbau I |
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Einsatz des UP-Kaltdraht-Verfahrens und geregelter MSG-Schweißtechnik für die Herstellung von Rohren aus der hochwarmfesten Nickelbasislegierung Alloy 617 |
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Stephan Jochindke* / Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen University, NRW Uwe Reisgen / Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen University, Deutschland Konrad Willms/ Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen University, Deutschland |
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Um in Zukunft den Wirkungsgrad von neu gebauten, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Dampfkraftwerken auf über 50 % steigern zu können, sollen bestimmte Rohrleitungen im Dampfkreislauf bei Drücken von bis zu 350 bar und Temperaturen über 700 °C betrieben werden können. Für diese Anwendungen ist der Nickelbasiswerkstoff Alloy 617 seit den 1990er Jahren in den Fokus der Untersuchungen gerückt. Der Nickelbasiswerkstoff Alloy 617 besitzt zwar eine große Hochtemperaturfestigkeit, allerdings besteht beim Schweißen, aufgrund seines großen Erstarrungsintervalls, die Gefahr von Heißrissen. Deshalb sollte bei der schweißtechnischen Bearbeitung eine möglichst geringe Streckenenergie angestrebt werden. Ferner kann der Abbrand bestimmter Legierungselemente im Schweißgut zu einer Verschlechterung der Langzeiteigenschaften führen. Alternativ zum weit verbreiteten WIG-Verfahren bieten sich auch das UP-Kaltdraht-Verfahren sowie geregelte MSG-Schweißverfahren zur Verarbeitung dieses Werkstoffes an, welche eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit versprechen. Für die Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre aus Alloy 617 wurden deshalb am Insitut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen Strategien für einen geregelten MSG-Prozess und das UP-Kaltdraht-Schweißverfahren entwickelt. Mit dem geregelten MSG-Prozess geht ein vergleichsweise kleiner Wärmeeintrag in den Grundwerkstoff einher. Jedoch können Bindefehler entstehen, die sicher vermieden werden müssen. Vorteil des UP-Schweißens mit nachlaufender Kaltdrahtzufuhr ist das geänderte Erstarrungsverhalten und die Reduzierung des Abbrandes bestimmter Legierungselemente, da der Kaltdraht nicht mit dem Lichtbogen in Kontakt tritt. Beim Mehrlagenschweißen muss berücksichtigt werden, dass mit der Raupenanzahl schädliche Schweißeigenspannungen zunehmen. Gleichzeitig führt die notwendige Begrenzung der Streckenenergie zu geringeren Abschmelzleistungen und somit zu einer hohen Raupenanzahl. Über numerische Struktursimulationen an Rohrsegmenten, die mit den beiden Schweißverfahren und mit dem WIG-Verfahren als Referenz durchgeführt wurden, können die entstehenden Schweißeigenspannungen verglichen werden. Chemische Analysen der erzeugten Schweißgüter bieten eine Übersicht über die jeweiligen Abbrandverhältnisse und somit neue Ansätze für die Entwicklung von Schweißzusatzwerkstoffen. Eine Gegenüberstellung der mit dem UP-Kaltdrahtverfahren und dem geregelten MSG-Schweißverfahren erzielten Ergebnisse runden den Vortrag ab. |