Einfluss von Wärmestromdichte und Eigenschaften des Schweißguts auf die Abzehrung von Schweißungen. Thomas Herzog Dominik Molitor Wolfgang Spiegel

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1 Einfluss von Wärmestromdichte und Eigenschaften des Schweißguts auf die Abzehrung von Schweißungen Thomas Herzog Dominik Molitor Wolfgang Spiegel Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

2 Korrosion und Korrosionsschutz durch Auftragsschweißung Verdampfer Rohrwand Korrosion Korrosionsschutz Meist Alloy 625, auch 686, Tests mit 50, 59, 72, 82, 622, 690, Nimo T u.v.m. Auftragschweißung: MIG-, MAG- oder CMT-Verfahren Überhitzer Einzelrohre Meist Alloy 625, zunehmend 686, Tests mit oben genannten Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

3 Korrosion des Korrosionsschutzes Salze wandern in die Überlappungen und lösen Korrosion aus; Stoffstrom Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

4 Korrosion des Korrosionsschutzes Korrosion entlang der Überlappung bei spiralförmiger Rundnaht und bei Fallnahtschweißung in der Wärmeeinflusszone Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

5 Aufmischung des Grundwerkstoffs in Nickelbasislegierungen Alloy 625 von verschiedenen Herstellern/ Lieferanten (Analysen): Grundwerkstoff (Grenzwerte der DIN ): GW 16Mo3 (1.5415) k.a. 0,12-0,20 0,35 0,40-0,90 0,025 0,040 k.a. 0,30 0,30 Bal 0,25-0,35-0,30 - k.a. k.a. S 0,020 k.a.: keine Angabe Bal: Rest -: nicht vorgesehen Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

6 Auftragschweißungen & Korrosion: Einflüsse von Metallurgie & Wärmestrom Entmischung bei der Erstarrung: Phasenbildung durch Aufmischung Si und C Schmelze Typisches Alloy 625 0,03 Si 0,009 C Modifiz. Alloy 625 0,03 Si 0,038 C Kristallisation der Phasen (Schmelze/ Fest) Hauptphase (γ-phase) dendritisch Nebenphasen füllen den interdendritischen Raum Dendriten freigeätzt, Foto mit REM Schliffbild, Foto mit REM ca. 10 µm Modifiz. Alloy 625 0,038 Si 0,008 C Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, Fest γ NbC Laves γ NbC γ NbC M6C Laves 66

7 Entmischung bei der Erstarrung: Generelle Tendenzen der Elemente 50 µm Dendriten Nickel Eisen Chrom Interdendriten Kohlenstoff Stickstoff Silizium Molybdän Niob Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

8 Einfluss der Eisen-Aufmischung << Einfluss der Gefügestruktur Korrosionsphänomene A: Allgemeine Abzehrung, geringe Muldenkorrosion, keine selektive Korrosion entlang der Überlappung Korrosionsphänomene B: Allgemeine Abzehrung, mehr Muldenkorrosion als bei A, selektive Korrosion entlang der Überlappung Schweißfolge A Schweißfolge B Legierung Si Mn Cr Mo Ni Co Nb Ti Al Cu Fe Sonstige Analyse Oberfläche A 0,1 0,0 18,7 8,4 54, ,6 0,2 0,5 0,1 13,5 W 0,3 Analyse Oberfläche B 0,1 0,1 20,2 8,6 60, ,8 0,1 1,7 0,1 4,6 W 0,3 Alloy 625 WNr ,50 0,50 20,0-23,0 8,00-10,0 60,0 3,00-4,50 87) 0,40 0,40 0,50 5,00 0,50 Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

9 Auftragschweißungen & Korrosion: Einflüsse von Metallurgie & Wärmestrom Diffusion durch Wärmeeinbringung, Wärmeeinflusszone Wärmeeinflusszonen: in der Pendelung unter dem Rand der Raupe...und Topografie der Oberfläche Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

10 Wärmestrom kann man mit einem Flusslauf vergleichen Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

11 Übertragen auf den Wärmestrom im Kessel R2 > R1 q. hoch WD Membranwand WD : Wasser-Dampf-Temperatur R: Wärmewiderstand R2. q Ü R1 Feuerfest niedrig. q Ü : übertragene Wärmestromdichte (q = Q A.. ) RG RG : Rauchgas-Temperatur Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

12 Wärmestromdichteverteilung in unverschmutzten, gecladdeten VD-Rohren. q [kw/m²] Stahl Cladding a) Grundwerkstoff: ideal 5 mm Cladding: 1,5 bis 3 mm b) Grundwerkstoff: ideal 5 mm Cladding: ideal 2 mm Werkstoffgrenze Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

13 Verdampferwand - Korrosion und Wärmestrom Raupe unter der überlappenden Raupe:...immer eine Wärmeeinflusszone...beim einlagigen Cladding mit Überlappung <50% ist sie artfremd geschweißt (weiß auf schwarz) Wärmestrom leitet den Stoffstrom:...mit der Wärme werden flüchtige Salze (mit höheren Dampfdrücken) zu den Überlappungen gelenkt Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

14 Verdampferwand - Korrosion und Wärmestrom Korrosion der Rohrflanken, die zum Feuer schauen. Bsp.: Alloy 625, zweilagiges Werkscladding Eisengehalt < 5%, 300 C VD-Temperatur Ehemalige Abgezehrte Rohroberfläche Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

15 Überhitzerrohr - Korrosion und Wärmestrom ÜH-Rohr q. hoch Belag RGniedrig Strömung Ort verstärkter Korrosion versetzt zur Anströmposition an der Position des erhöhten Wärmeflusses Bsp.: Spiralförmig gecladdetes Rohr (Alloy 686), Eisengehalt < 5%, 400 C ÜH-Temperatur Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

16 Schweißverbindungen Wärmestrom und Korrosion WEZ WEZ q. hoch Schweißnaht WEZ WEZ niedrig Vorauseilende Korrosion der Wärmeeinflusszone (WEZ) Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

17 Zusammenfassung Stoffstrom Wärmestrom Materialeigenschaften...bei ungünstiger Kombination: Korrosion Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden,