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Tuesday, September 15, 2015, Saal Tokio 4:00 PM Schadensfälle |
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Untersuchung der beeinflussenden Parameter für das Auftreten von Spannungsrisskorrosion am Werkstoff T24 |
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Reiner Zielke* / Lehrstuhl für Werkstofftechnologie
Technische Universität Dortmund
, Deutschland Christian Ullrich / RIF e.V., Deutschland Hans-Georg Rademacher/ RIF e.V., Deutschland Wolfgang Tillmann/ TU Dortmund; Lehrstuhl für Werkstofftechnologie, Deutschland Christian Krethen/ Siemens AG, Deutschland |
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T24 ist ein niedriglegierter warmfester Stahl der für den Einsatz in Membranwänden, Tragrohren sowie Überhitzerrohren in konventionell befeuerten Kraftwerken entwickelt wurde. Die Ent-wicklung dieses Stahls wurde vorangetrieben, um die Dampftemperatur der Kraftwerke zu erhöhen, wodurch bessere Wirkungsgrade der Anlagen erzielt wurden. Aus dieser Motivation heraus wird die Legierung in vielen Kraftwerkneubauprojekten, in denen eine Frischdampftemperatur von 600°C erreicht wird, eingesetzt. Während der Inbetriebnahmephase der ersten Anlagen traten jedoch an den wasserberührten Membranwänden von kohlebefeuerten Kraftwerken zahlreiche Schäden in der Wärmeeinflusszone der Schweißnähte auf. Als Schadensmechanismus wurde Spannungsrisskorrosion eindeutig identifiziert. Wann diese auftritt bzw. welche Parameter des Inbetriebnahmeprozesses ursächlich sind, konnte durch die zahlreichen Schadensuntersuchungen bisher nicht abschließend geklärt werden. Zur Untersuchung der verursachenden Betriebsparameter wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, der ein betriebsnahes Nachfahren der Belastungen sowie der wasserchemischen Parameter ermöglicht. Zusätzlich wurde der Prüfstand mit Messsystemen für die Bestimmung des Schädigungsbeginns und zur Überwachung des Schädigungsverlaufs erweitert. Mit diesem System sind umfangreiche und systematische Untersuchungen realisierbar, wobei anhand der begleitenden Messergebnisse auch weiterführende Informationen zum Verständnis des Schädigungsmechanismus zu erwarten sind. Im Rahmen des Beitrages werden neben dem Versuchsaufbau, den eingesetzten Messsystemen auch die ersten Versuchsergebnisse vorgestellt. Hierbei wird insbesondere der Einfluss des Sauerstoffgehalts, der Temperatur und der Dehnrate auf das Versuchsergebnis beleuchtet. Um detailliertere Informationen als bisher über den genauen Zeitpunkt des Schädigungsbeginns und dessen Verlauf zu erhalten, werden neue Messsysteme implementiert. Dies sind zum einen die Schallemissionssensoren zur Detektion von Anrissen bzw. Rissen und zum anderen die digitale Bildkorrelation, die zur optischen Bestimmung der Dehnungsverteilung auf einem Teil der Probe genutzt wird. Damit lässt sich zum einen die bisherige externe (integrale) Dehnungsmessung kontrollieren und zum anderen Bereiche auf der Probe identifizieren, in denen die Rissbildung initiiert wird. Darüber hinaus wurden weitergehenden Untersuchungen zum Einfluss des Beizprozesses auf die beobachtete Schädigung durchgeführt. Hierzu wurden geschweißte Proben mit inhibierten Beizlösungen unter Zugspannung für unterschiedliche Zeiten beaufschlagt. Außerdem wurden dem Beizmedium relevante H2S Mengen zugesetzt, um den Einfluss einer möglichen vollständigen Inhibitorzersetzung genauer zu beleuchten. |