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Vortrag

Faserummantelte Rohrleitungen für Hochtemperaturanwendungen: Konzept und experimentelle Erprobung im Labor- und Bauteilmaßstab

Wednesday (26.06.2019)
18:25 - 18:45 Uhr

Die momentane Situation in der Energiewirtschaft stellt aus werkstofflicher Sicht eine große Herausforderung dar. Aus Effizienzgründen werden immer höhere Prozesstemperaturen und Drücke erforderlich, gleichzeitig nehmen aber auch die Anforderungen an eine flexible Fahrweise der Anlagen immer weiter zu. Die bisher meist eingesetzten martensitischen Stähle sind für Dampftemperaturen über 650 °C nicht geeignet. Austenitische Stähle und Nickelbasislegierungen ermöglichen zwar prinzipiell höhere Prozesstemperaturen, erfordern dann aber auch große Wandstärken. Neben einer aufwändigen Fertigung unterliegen solche dickwandigen Rohrleitungen bei einer zyklischen Betriebsweise auch zusätzlichen thermisch induzierten Ermüdungsprozessen. Es sind daher neue Werkstoffkonzepte erforderlich. Eine Möglichkeit die genannten Hürden zu überwinden, stellt das Konzept der faserummantelten Rohrleitung („FaRo“) dar. Basis dieses Konzepts ist die Ummantelung von Stahlrohren mit hoch kriechbeständigen Jackets aus einem Keramikfaserverbundwerkstoff. Neben einer Steigerung der Prozesstemperaturen ist mit diesem Konzept prinzipiell auch die Nachrüstung, sowie Reparatur bestehender Anlagen denkbar. In dem vorangegangenen Verbundprojekt „Compoundrohre“ konnte bereits die Wirksamkeit dieses Konzepts im Labormaßstab belegt werden. Ummantelte Probenkörper erreichten eine annähernd sechs Mal so große Lebensdauer wie nicht ummantelte Proben. Ferner konnte in einem Feldversuch im Block 7 des Grosskraftwerks Mannheim bereits 2012 gezeigt werden, dass Jackets unter Kraftwerksbedingungen auf bestehenden Rohrleitungen hergestellt werden können. Im Rahmen des Verbundprojekts „Faserverstärkte Werkstoffsysteme“ wurde ein faserummantelter Rohrbogen hergestellt, der seit August 2018 in einem eigenen Bypass einer Frischdampfleitung im Grosskraftwerk Mannheim betrieben wird. Neben diesem Bauteilversuch wurden und werden im Rahmen des Verbundprojekts diverse simulative Arbeiten und Laborversuche durchgeführt. Ziel des Vortrages ist es, das Konzept der faserummantelten Rohrleitung vorzustellen und einen Überblick über die bisherigen Arbeiten zu faserummantelten Rohrleitungen im Rahmen des Verbundprojekts „Faserverstärkte Werkstoffsysteme“ an der MPA Universität Stuttgart zu geben.

Sprecher/Referent:
Maximilian Friedrich
Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart - MPA
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Min Huang
    Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart - MPA
  • Dr. Anne Jüngert
    Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart - MPA
  • Dr. Andreas Klenk
    Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart - MPA
  • Prof. Dr. Stefan Weihe
    Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart - MPA