Beschreibung
Die Betreiber fossil befeuerter Kraftwerke sind bestrebt, den Wirkungsgrad ihrer Anlagen u.a. durch Erhöhung von Dampfdruck und -temperatur zu steigern. Hierfür wurden in den letzten Jahren in Europa und Japan neue warmfeste Stähle entwickelt, die Einsatztemperaturen von 600 – 625 °C im Langzeitbereich erlauben. Der in Europa entwickelte Stahl trägt die Bezeichnung E 911 (1.4905; X 11 CrMoWVNb mit 9 % Chrom, 1 % Molybdän und 1 % Wolfram). Der japanische Stahl ist unter der Bezeichnung Nf 616 bzw. unter der amerikanischen Bezeichnung P 92 bekannt (9 % Chrom, 2 % Wolfram). Zeitgleich zu der Werkstoffentwicklung wurden jeweils artgleiche Schweißgüter entwickelt. Die neuen Stähle werden bereits in den neuen Kraftwerken (Alvedore und Niederaußem) eingesetzt.
Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens war die Optimierung der artgleichen Schweißzusätze für die Schweißverfahren WIG (Wolfram-Inertgasschweißen), LBH (Lichtbogenhandschweißen) und UP (Unterpulverschweißen). Vornehmlich sollten die Langzeiteigenschaften im Vergleich zu den beiden Grundwerkstoffen ermittelt werden.
Ausgangspunkt der Untersuchungen waren die Analysenspannen und mechanischen Mindestwerte der beiden Grundwerkstoffe E 911 und P 92. Zur Sicherstellung ausreichender Zähigkeitseigenschaften wurden die Analysenvorgaben für die Schweißzusätze gegenüber den Grundwerkstoffen geringfügig modifiziert. Nachdem ausreichende Zähigkeiten der reinen Schweißgüter (mind. 41 J bei Raumtemperatur) bei möglichst kurzzeitiger Wärmebehandlung (WBH) nach dem Schweißen sichergestellt waren, erfolgten die Ermittlungen der Zeitstandeigenschaften sowohl der reinen Schweißgüter als auch der Schweißverbindungen. Bis zum Zeitpunkt der Berichterstattung lagen Versuchergebnisse über Zeitstanduntersuchungen bis zu 18.000 h für die reinen Schweißgüter und von 30.000 h für die Schweißverbindungen vor.
Die Bruchpunkte der Schweißgüter E 911 lagen innerhalb der Streubandkurven der beiden Grundwerkstoffe, während die Schweißgüter zu P 92 bei langen Belastungszeiten z.T. auch unterhalb der unteren Grundwerkstoff-Streubandkurve liegen. Bei den Schweißverbindungen liegen die Bruchzonen überwiegend in der Erweichungszone der Wärmeeinflusszone (WEZ). Zum Teil wurden bei den P 92-Verbindungen Brüche im Schweißgut ermittelt. Bei den höchsten Temperaturen und längeren Laufzeiten lagen auch hier die Brüche in der WEZ. Mit umfangreichen metallografischen und elektronenmikroskopischen Untersuchungen wurden die Untersuchungsbefunde abgerundet.
Mit den Untersuchungen wurde ein Höchstmaß an Sicherheit für die Abschätzung der Lebensdauer geschweißter Komponenten aus warmfesten Stählen im Kraftwerksbereich gewonnen. Hiervon werden leben den Kraftwerksbetreibern auch die Anlagenbauer nebst ihren Zulieferfirmen und die Abnahmeorganisationen profitieren.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.
Veröffentlichung:
2000
Autoren:
Dr.-lng. H. Heuser, Dr.-lng. W. Bendick, Dr.-Ing. B. Melzer, Dr.-lng. M. Zschau, Prof. Dr.-lng. H. Cerjak, Dipl.-Ing. E. Letofsky
