Aktualisiert: 2023-07-03
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Auswahl geeigneter Materialien für Kernwärmetauscher
Schlüsselwort: Hochtemperaturkorrosion
Auswahl geeigneter Materialien für Kernwärmetauscher
Auswahl geeigneter Materialien für Kernwärmetauscher
Auswahl geeigneter Materialien für Kernwärmetauscher
Auswahl geeigneter Materialien für Kernwärmetauscher
Zerstörungsfreie Bewertung des Randzonenzustands und Schädigungsgrads in Nickelbasislegierungen infolge von Hochtemperaturkorrosion
Hochtemperaturkorrosion kann die mechanische Belastbarkeit und damit die
zu erwartende Lebensdauer von aus Nickelbasislegierungen gefertigten
Bauteilen, die verbreitet im Gasturbinenbau für Flugzeuge und Kraftwerke
eingesetzt werden, stark herabsetzen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit
wurde eine elektromagnetische Prüftechnik entwickelt, welche in der Lage ist
Schädigungen durch Hochtemperaturkorrosion an Bauteilen aus Nickelbasislegierungen
zuverlässig zerstörungsfrei zu detektieren.
Zusätzlich ermöglicht die entwickelte Prüftechnik die zerstörungsfreie
Charakterisierung des Randzonenzustands und der Mikrostruktur direkt im
Bauteil, sodass anhand von Lage, Größe und Ausprägung der Schädigungen
eine Bewertung des Bauteilzustands vorgenommen werden kann. Die
Befundung mit der entwickelten zerstörungsfreien Prüftechnik ermöglicht
eine datengetriebene Entscheidung über die weitere Verwendung des
Bauteils unter Berücksichtigung sicherheitsrelevanter und ökonomischer
Gesichtspunkte. Neben der Detektion von Schädigungen in einem frühen
Stadium kann so der rein präventive Austausch funktionstüchtiger Bauteile
vermieden werden.
Aktualisiert: 2022-09-09
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Zerstörungsfreie Bewertung des Randzonenzustands und Schädigungsgrads in Nickelbasislegierungen infolge von Hochtemperaturkorrosion
Hochtemperaturkorrosion kann die mechanische Belastbarkeit und damit die
zu erwartende Lebensdauer von aus Nickelbasislegierungen gefertigten
Bauteilen, die verbreitet im Gasturbinenbau für Flugzeuge und Kraftwerke
eingesetzt werden, stark herabsetzen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit
wurde eine elektromagnetische Prüftechnik entwickelt, welche in der Lage ist
Schädigungen durch Hochtemperaturkorrosion an Bauteilen aus Nickelbasislegierungen
zuverlässig zerstörungsfrei zu detektieren.
Zusätzlich ermöglicht die entwickelte Prüftechnik die zerstörungsfreie
Charakterisierung des Randzonenzustands und der Mikrostruktur direkt im
Bauteil, sodass anhand von Lage, Größe und Ausprägung der Schädigungen
eine Bewertung des Bauteilzustands vorgenommen werden kann. Die
Befundung mit der entwickelten zerstörungsfreien Prüftechnik ermöglicht
eine datengetriebene Entscheidung über die weitere Verwendung des
Bauteils unter Berücksichtigung sicherheitsrelevanter und ökonomischer
Gesichtspunkte. Neben der Detektion von Schädigungen in einem frühen
Stadium kann so der rein präventive Austausch funktionstüchtiger Bauteile
vermieden werden.
Aktualisiert: 2022-09-09
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Neuartige Diffusionsschichten auf Cr-Basis zum Korrosionsschutz ferritisch-martensitischer Stähle im Kontakt mit partiell festen und flüssigen Salzen
Ferritisch-martensitische Stähle sind aus mechanischer Sicht bis etwa 650°C als Werkstoffe in vielen Hochtemperaturanwendungen geeignet und erheblich kostengünstiger als hochlegierte austenitische Stähle und Ni-Basis-Legierungen. Allerdings ist ihre Korrosionsbeständigkeit in aggressiven Umgebungen unzureichend. Eine vielversprechende, kosteneffiziente Lösung stellt die Kombination ferritisch-martensitischer Stähle mit korrosionsresistenten Beschichtungen dar.
Als aussichtsreiche Beschichtungslösung wurde in dieser Arbeit eine neuartige Diffusionsbeschichtung aus elektrochemischer Vernickelung mit anschließender Chromierung im Packzementierverfahren entwickelt. Sie besteht aus einer durchgehenden Carbid-Deckschicht, woran eine Cr-reiche, austenitische Diffusionszone folgt. Diese Beschichtung wurde in zwei zukunftsweisenden Anwendungen mit Kontakt zu korrosiven Salzen im Temperaturbereich zwischen 550°C und 650°C untersucht: Biomasse(-Mit)verbrennung und solarthermische Energieerzeugung mit Strahlungsbündelung (CSP). Auf Basis der mikrostrukturellen Charakterisierung ausgelagerter Werkstoffproben und der chemischen Analyse der verwendeten Salze bzw. Aschen konnten die Korrosionsmechanismen am Beschichtungssystem identifiziert und daraus Degradationsmodelle für jede Auslagerungsbedingung abgeleitet werden.
Unter Ausbildung Cr- und Ni-reicher Oxide zeigt die neu entwickelte Beschichtung in den ausgewählten Hochtemperaturumgebungen, d. h. im Kontakt mit reinen und chloridhaltigen Sulfatsalzen sowie mit Nitratschmelzen, eine vergleichbare Korrosionsbeständigkeit zu hochlegierten, teureren Referenzwerkstoffen. Damit bietet das Beschichtungskonzept das Potenzial, großtechnisch eingesetzt zur Wirtschaftlichkeitssteigerung von Kraftwerks- und Chemieanlagen beitragen zu können.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Modellierung korrosiver Atmosphären und Wärmestrahlung in Kraftwerksbrennkammern
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Simulationsmodell zur Bestimmung korrosiver Atmosphären in Kohlefeuerungen entwickelt. Um die Konzentrationen der kurzlebigen korrosiven Gase berechnen zu können, ist ein detaillierter Reaktionsmechanismus für die Gasphase notwendig. Es wurde ein Freisetzungsmechanismus zur Beschreibung der Freisetzung von Schwefel und Chlor aus der festen Phase in die Gasphase entwickelt und implementiert. Eine wesentliche Voraussetzung für eine genaue Vorhersage der Freisetzung schwefel- und chlorhaltiger Stoffe ist die genaue Kenntnis der Zusammensetzung der Kohle. Dazu wird eine Berechnungsmethode vorgestellt, mit der die Zusammensetzung der mineralischen Substanz bestimmt werden kann. In der Arbeit werden die Validierung und eine Anwendung des Modells beschrieben. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die Modellierung der Wärmestrahlung in Oxyfuel-Feuerungen untersucht. Bei der Planung und Auslegung von Kraftwerken sind Kenntnisse über den Wandwärmestrom von entscheidender Bedeutung. Ein weit verbreitetes Modell für die Simulation von Gasstrahlung ist das Weighted-Sum of Gray Gases Modell (WSGGM). In dieser Arbeit wurde die Brennkammer eines Oxyfuel-Kraftwerks im Demonstrationsmaßstab simuliert. Die Gasstrahlung wurde mit den verschiedenen WSGG-Modellformulierungen abgebildet. Zusätzlich wurde der Einfluss der Partikelstrahlung auf den Wärmetransport untersucht und es werden verschiedene Modellierungsansätze vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik
Das "Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik" wendet sich an Werkstoff- und Maschinenbauingenieure in der Industrie und der angewandten Forschung sowie an Studierende und Dozenten der Werkstoffkunde.
· Der Grundlagenteil behandelt die Phänomene: Diffusion, Wärmeübertragung, Erholung, Rekristallisation und Teilchenvergröberung
· Kriechen, Kriechschädigung und Kriechbruch
· niederzyklische (LCF), hochzyklische (HCF) und thermische Ermüdung
· Hochtemperaturkorrosion mit den Erscheinungsformen der Oxidation, Auf- und Entkohlung, Aufstickung, Aufschwefelung sowie der Heißgaskorrosion.
Im anwendungsbezogenen Teil werden Hochtemperaturwerkstoffe vorgestellt:
· Eisen-, Kobalt- und besonders Nickelbasislegierungen
· hochschmelzende Legierungen
· intermetallische Phasen.
Zur Oberflächentechnik folgen Ausführungen über Korrosionsschutzschichten und keramische Wärmedämmschichten. Mit Maßnahmen an betriebsbeanspruchten Bauteilen wird der Praxisbezug des Buches abgerundet.
Besondere Aufmerksamkeit wird der Verbindung zwischen Grundlagenverständnis, technischen Schlußfolgerungen und Anwendungen gewidmet.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik
Dieses Handbuch führt einerseits systematisch in die metallkundlichen Vorgänge bei hohen Temperaturen oberhalb etwa 40 % der absoluten Schmelztemperatur ein. Zum anderen werden Hochtemperaturlegierungen, die über rund 500 °C eingesetzt werden können, und deren Beanspruchungen in Bauteilen vorgestellt. Das Buch dient als Nachschlagewerk für Theorie und Praxis im Studium und Beruf. In der vierten Auflage wurden aktuelle Entwicklungen auf den Gebieten der Hochtemperaturlegierungen und der Materialsimulation ergänzt, Normen und das Literaturverzeichnis aktualisiert.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Auswahl geeigneter Materialien für Kernwärmetauscher
Handbuch Metallschäden
Das Versagen sicherheitsrelevanter Teile kann bei Flugzeugen, Schienenfahrzeugen, Seilbahnen, Aufzügen und Kraftwerken katastrophale Folgen haben. Auftretende Schäden werden gründlich analysiert, um sie in Zukunft zu vermeiden.
Das vorliegende Handbuch ist eine Zusammenstellung exemplarischer Schadensfälle aus dem Kraftwerksanlagenbau in den Bereichen Konstruktion, Fertigung, Montage und Betrieb. Die Schäden sind nach mechanischer, thermischer, chemischer Ursache kategorisiert.
Schwerpunkt der besprochenen Schadensfälle ist die metallkundliche Bewertung der Schadensursachen, Abhilfemaßnahmen und Prävention. Durch "lessons learned" lassen sich die Fallstudien problemlos auf andere Bereiche des Maschinenbaus übertragen. Ein umfangreicher Atlas von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Aufnahmen zur Einordnung von Schadensbildern ist ein Wegweiser für eigene Analysen.
In der 2. Auflage wurde der Grundlagenteil vollständig erneuert. Hinzu gekommen sind 10 neue Fallstudien.
Aktualisiert: 2023-04-18
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Auswahl geeigneter Materialien für Kernwärmetauscher
Bücher zum Thema Hochtemperaturkorrosion
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- Hochtemperaturkriechen
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