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Untersuchungen zur Beständigkeit hochwarmfester 9-12% Cr-Stähle in zyklisch betriebenen Dampferzeugern lastflexibler Kraftwerke

  • Konventionelle Kraftwerke sind durch die Energiewende erheblichen Anforderungen ausgesetzt. Mangels ausreichender Stromspeicherkapazitäten müssen sie zur Netzstabilisierung flexibel auf die wetter- und tageszeitbedingte Fluktuation der Wind- und Sonnenergie reagieren, was gegenüber dem Grundlastbetrieb eine hohe Anzahl von Lasteingriffen oder Anfahrvorgängen bedeutet. Schnelle Lastwechsel und Anfahrvorgänge führen jedoch zu einer erheblichen Beanspruchung aller Bauteile des Dampfkreislaufs, die zu einer beschleunigten Bauteilschädigung und bis hin zu Anlagenausfällen führen können. Vor diesem Hintergrund werden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Untersuchungen zur Beständigkeit ferritisch-martensitischer Dampferzeuger-werkstoffe mit 9 12 Gew. % Cr (P91, P92, VM12 SHC) bei zyklischem Anlagenbetrieb durchgeführt. Ziel der Arbeiten ist, durch grundlegende Korrosions- und Mechanikversuche unter zyklischen Bedingungen und ergänzende Simulationen die ReaktionKonventionelle Kraftwerke sind durch die Energiewende erheblichen Anforderungen ausgesetzt. Mangels ausreichender Stromspeicherkapazitäten müssen sie zur Netzstabilisierung flexibel auf die wetter- und tageszeitbedingte Fluktuation der Wind- und Sonnenergie reagieren, was gegenüber dem Grundlastbetrieb eine hohe Anzahl von Lasteingriffen oder Anfahrvorgängen bedeutet. Schnelle Lastwechsel und Anfahrvorgänge führen jedoch zu einer erheblichen Beanspruchung aller Bauteile des Dampfkreislaufs, die zu einer beschleunigten Bauteilschädigung und bis hin zu Anlagenausfällen führen können. Vor diesem Hintergrund werden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Untersuchungen zur Beständigkeit ferritisch-martensitischer Dampferzeuger-werkstoffe mit 9 12 Gew. % Cr (P91, P92, VM12 SHC) bei zyklischem Anlagenbetrieb durchgeführt. Ziel der Arbeiten ist, durch grundlegende Korrosions- und Mechanikversuche unter zyklischen Bedingungen und ergänzende Simulationen die Reaktion dieser Werkstoffgruppe auf lastflexible Betriebsprofile umfassend zu beschreiben. Aufbauend auf einer detaillierten Charakterisierung der auftretenden Schädigungsmechanismen werden in einem Folgeschritt Standardzyklen zur effizienten Prüfung einzelner Werkstoffe abgeleitet. Der Beitrag gibt einen kurzen Überblick über die Konzeption und stellt nachfolgend die aktuellen Projektergebnisse vor. Im Bereich der Oxidations-/Korrosionsuntersuchungen steht dabei zunächst die Integrität der schützenden Oxidschichten, vor allem auf der Dampfseite der Komponenten, im Vordergrund. Hierzu werden zyklische Oxidationstests an Standardproben und bauteilnahen Probengeometrien durchgeführt und die Oxidationskinetik sowie die Entwicklung der Haftfestigkeit untersucht. Die mechanischen Untersuchungen bauen auf den bekannten Kriech- und Ermüdungseigenschaften auf. Der Schwerpunkt liegt deshalb auf der Untersuchung von Schädigung und Lebensdauer bei Kombination von stationären Zuständen (mit überwiegender Kriechschädigung) und transienten Zuständen inklusive Temperaturwechseln, die Kriechermüdungs- bzw. thermo-mechanische Ermüdungsprozesse auslösen und so eine frühzeitige Rissbildung bewirken können. Im Hinblick auf die Flexibilisierung von Bestandsanlagen werden betriebsbeanspruchte Chargen in die Untersuchungen einbezogen, um eventuelle zusätzliche Effekte durch Werkstoffalterung zu berücksichtigen.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Jürgen Olbricht
Koautor*innen:Maria Jürgens, Dong Wang, Axel Kranzmann, Birgit Skrotzki
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2016
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Dampfkraftwerk; Lastflexibilität; Thermo-mechanische Ermüdung; Zyklische Dampfoxidation
Veranstaltung:48. Kraftwerkstechnisches Kolloquium
Veranstaltungsort:Dresden, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:18.10.2016
Enddatum der Veranstaltung:19.10.2016
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:21.11.2016
Referierte Publikation:Nein
Eingeladener Vortrag:Nein
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