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CheMinAuftragschweißungen & Korrosion: Einflüsse von Metallurgie & Wärmestrom
1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 1
Einfluss von Wärmestromdichte und Eigenschaften des Schweißguts
auf die Abzehrung von Schweißungen
Thomas Herzog
Dominik Molitor
Wolfgang Spiegel
www.chemin.de
Einfluss von Wärmestromdichte und Eigenschaften des Schweißguts
auf die Abzehrung von Schweißungen
Thomas Herzog
Dominik Molitor
Wolfgang Spiegel
www.chemin.de
CheMinAuftragschweißungen & Korrosion: Einflüsse von Metallurgie & Wärmestrom
2Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 2
Korrosion und Korrosionsschutz durch Auftragsschweißung
VerdampferRohrwand
ÜberhitzerEinzelrohre
Meist Alloy 625,auch 686,
Tests mit 50, 59, 72, 82, 622, 690,
Nimo T u.v.m.
Meist Alloy 625,zunehmend 686,Tests mit oben
genannten
Auftragschweißung: MIG-, MAG- oder CMT-Verfahren
Korrosion Korrosionsschutz
CheMinAuftragschweißungen & Korrosion: Einflüsse von Metallurgie & Wärmestrom
3Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 3
Korrosion des Korrosionsschutzes
Salze wandern in die Überlappungenund lösen Korrosion aus;
„Stoffstrom“
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4Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 4
Korrosion des Korrosionsschutzes
Korrosion entlang der Überlappungbei spiralförmiger Rundnaht und bei Fallnahtschweißung in der Wärmeeinflusszone
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5Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 5
Aufmischung des Grundwerkstoffs in Nickelbasislegierungen
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
Grundwerkstoff (Grenzwerte der DIN10216-2):
k.A.: keine AngabeBal: Rest-: nicht vorgesehen
Alloy 625 von verschiedenen Herstellern/ Lieferanten (Analysen):
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6Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 6
http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/0306/fig3.gif
Hauptphase(γ-Phase)
dendritischNebenphasenfüllen den interdendritischen Raum
Dendriten freigeätzt,Foto mit REM
Schliffbild,Foto mit REM
ca. 10 µm
SchmelzeSchmelze Kristallisation der Phasen (Schmelze/ Fest)Kristallisation der Phasen (Schmelze/ Fest) FestFest
TypischesAlloy 625
0,03 Si0,009 C
TypischesAlloy 625
0,03 Si0,009 C
Modifiz.Alloy 625
0,03 Si0,038 C
Modifiz.Alloy 625
0,03 Si0,038 C
Modifiz. Alloy 6250,038 Si0,008 C
Modifiz. Alloy 6250,038 Si0,008 C
γNbC
Laves
γNbC
Laves
γNbCγ
NbC
γNbCM6CLaves
γNbCM6CLaves
Entmischung bei der Erstarrung: Phasenbildung durch Aufmischung Si und C
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7Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 7
Dendriten
NickelEisen
Chrom
Dendriten
NickelEisen
Chrom
Entmischung bei der Erstarrung: Generelle Tendenzen der Elemente
Interdendriten
KohlenstoffStickstoffSiliziumMolybdänNiob
Interdendriten
KohlenstoffStickstoffSiliziumMolybdänNiob
50 µm
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8Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 8
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 --- 3,6 0,2 0,5 0,1 13,5 W 0,3
Analyse Oberfläche B 0,1 0,1 20,2 8,6 60,5 --- 3,8 0,1 1,7 0,1 4,6 W 0,3Alloy 625WNr. 2.4831 ≤0,50 ≤0,50 20,0-23,0 8,00-10,0 ≤60,0 3,00-
4,5087) ≤0,40 ≤0,40 ≤0,50 ≤5,00 ≤0,50
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
Einfluss der Eisen-Aufmischung << Einfluss der Gefügestruktur
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9Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 9
Diffusion durch Wärmeeinbringung, Wärmeeinflusszone
Wärmeeinflusszonen:• in der Pendelung• unter dem Rand der Raupe...und Topografie der Oberfläche
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1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 10
http://satgeo.zum.de/satgeo/quicklooks/kueste_06.htm
Wärmestrom kann man mit einem Flusslauf vergleichen…
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1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 11
Feuerfest
Membran-wand
R1R2
R2 > R1
Übertragen auf den Wärmestrom im Kessel…
hoch
niedrig
q.
WD WD: Wasser-Dampf-Temperatur
RG RG: Rauchgas-Temperatur
qÜ
. qÜ: übertragene Wärmestrom-dichte (q = )
... Q A
R: Wärmewiderstand
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1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 12
Wärmestromdichteverteilung in unverschmutzten, gecladdeten VD-Rohren
a) Grundwerkstoff: ideal 5 mmCladding: 1,5 bis 3 mm
b) Grundwerkstoff: ideal 5 mmCladding: ideal 2 mm
Cladding
Stahl
Werkstoffgrenze
q [kW/m²].
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1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 13
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
Verdampferwand - Korrosion und Wärmestrom
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1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 14
Korrosion der Rohrflanken,die „zum Feuer schauen“.
Bsp.: Alloy 625, zweilagiges WerkscladdingEisengehalt < 5%, 300°C VD-Temperatur
Ehemalige
AbgezehrteRohroberfläche
Verdampferwand - Korrosion und Wärmestrom
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1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 15
Überhitzerrohr - Korrosion und Wärmestrom
Ort verstärkter Korrosionversetzt zur Anströmposition…
Belag
ÜH-Rohr
…an der Position des erhöhten Wärmeflusses
hoch
niedrig
q.
Bsp.: Spiralförmig gecladdetes Rohr (Alloy 686), Eisengehalt < 5%, 400°C ÜH-Temperatur
RG-Strömung
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1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 16
WEZ
WEZ
Schweißverbindungen – Wärmestrom und Korrosion
WEZ
Schweiß-naht
hoch
niedrig
q.
Vorauseilende Korrosion der Wärmeeinflusszone (WEZ)
WEZ
CheMinAuftragschweißungen & Korrosion: Einflüsse von Metallurgie & Wärmestrom
1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 17
Zusammenfassung
Stoffstrom Wärmestrom Materialeigenschaften
...bei ungünstiger Kombination: Korrosion
CheMinAuftragschweißungen & Korrosion: Einflüsse von Metallurgie & Wärmestrom
1Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 18.-19.10.2011 18
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit…
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