Aktuell / 12.11.2012

GKM: 725°C-Teststrecke für dickwandige Bauteile gestartet

Nickel-Basis-Legierungen als neuer Werkstoff

Teil des Tests von dickwandigen Bauteilen ist auch der Einfluss von mechanischem Druck von Außen auf das Material. Bild: Christina Geimer/BINE Informationsdienst

Die Testanlage ist im Block 6 des Grosskraftwerks Mannheim eingebaut. Die Teststrecke entnimmt eine Teilmenge des Dampfes aus dem Kessel 17. Die Frischdampftemperatur von Kessel 17 liegt bei 530°C. Die Teildampfmenge für die Teststrecke wird weiter erhitzt und in die Versuchsanordnung geleitet. Durch eine zyklische Fahrweise der Teststrecke zwischen 725°C und 400°C simulieren die Wissenschaftler wechselnde Belastungen. Sie erhoffen sich Erkenntnisse über die Schadensentwicklung innerhalb der Gefügestrukturen.

Das Ziel ist, Erkenntnisse in der Auslegung und im Design von hochfesten Kraftwerkskomponenten aus Nickelbasis-Werkstoffen zu entwickeln. Die neuen Bauteile sollen den zukünftigen Anforderungen der flexiblen Fahrweise gerecht werden.

Neue Kraftwerksgeneration passt zu erneuerbaren Energien

Bauteile aus Nickel-Basis-Legierungen kommen mit einer geringeren Wandstärke aus. Dadurch kann ein Kraftwerk schneller hochgefahren und runtergeregelt werden. Diese Flexibilität brauchen Kraftwerke, um die schwankenden Stromeinspeisungen von erneuerbaren Energien ins Stromnetz auszugleichen. "Die Untersuchungen werden belegen, dass die zukünftigen Kraftwerke durch Werkstoffe auf Nickel-Basis die Volatilität der erneuerbaren Energien effizient ausgleichen", sagt Metzger. Durch die geplante Steigerung des Anteils von Wind und Sonne im Energiemix wird diese Fähigkeit bei Kohlekraftwerken immer wichtiger.


Bevor eine Demonstrationsanlage mit höheren Betriebsparametern und flexiblerer Fahrweise gebaut werden kann, müssen die Forscher jedoch erst das Schädigungsverhalten der Werkstoffe ermitteln. Bis 2014 läuft nun die Teststrecke für dickwandige Bauteile (HWT II). Mehr als 2.500 Lastwechsel sollen in den nächsten Jahren gefahren werden. Mit der Testanordnung werden die Eigenschaften von dickwandigen Bauteilen getestet. Die Ergebnisse lassen Interpretationen für die gesamte angestrebte Lebensdauer zu.


Dickwandige Bauteile werden überwiegend als Rohrleitungskomponenten, zum Beispiel in den Dampfleitungen der Turbinen eingesetzt. Eine erste Teststrecke mit dünnwandigen Bauteilen (HWT I), die vornehmlich auch im Kessel 17 eingesetzt ist, läuft seit vier Jahren. "Die erfolgreiche Inbetriebnahme von HWT II beruht auf den Erkenntnissen von HWT I. Mit HWT I haben wir Erfahrungen bei der Fertigung und im Betrieb mit den Werkstoffen gesammelt", resümiert Metzger. Kürzlich hat das Bundeswirtschaftsministerium seine Zusage für eine Verlängerung des 2008 gestarteten Projektes gegeben. Bisher wurden schon 10.000 Belastungsstunden bei mehr als 700°C gefahren.

Interview mit Klaus Metzger

Projektleiter Klaus Metzger, Betriebsingenieur am GKM, berichtet über seine Einschätzung der 700°C-Technologie.

Anordnung im Block 6

Das Modell zeigt die Versuchs- anordnung der Hochtemperatur Werkstoff Teststrecke im Block 6 des Grosskraftwerks Mannheim.