Qualitätsmanagement beim Kesselwerkstoff T24

VGB PowerTech 11/2011 1

Qualitätsmanagement bei RWE am Beispiel des Kesselwerkstoffs T24Ralf Nowack, Christoph Götte und Simon Heckmann

Autoren

Dr.-Ing. Ralf NowackRWE Technology GmbHCPO, Essen/Deutschland

Dipl.-Ing. Christoph GötteRWE Technology GmbHTCB, Essen/Deutschland

Dr.-Ing. Simon HeckmannRWE Technology GmbHQCC, Essen/Deutschland

Abstract

Quality management at RWE, using T24 boiler material as an example

As a result of changing market demands for greater efficiency and flexibility in power sta-tions, plant operators are faced with one of their biggest challenges of recent decades. Particular attention is required in choosing suitable materials for performing much more efficiently, while maintaining flexibility. Opera-tors’ quality management systems have an ever more significant role to play, in particular against the backdrop of international procure-ment and the cost pressure facing manufac-turers and suppliers.

RWE Technology has made prompt organisa-tional adjustments to meet this challenge by making the executive management of the company directly responsible for quality man-agement in order to tackle quality-related is-sues with a structured approach to quality planning, assurance and monitoring.

By founding the Quality Centre of Competence (QCC), the division has been re-organised to enable measures to be developed and imple-mented in conjunction with project work and the Engineering division which are aimed at delivering sustainable responses promptly to quality problems on all current projects.

This is illustrated in the article below based on the quality deficiencies in connection with the T24 diaphragm pipe material which is currently used in the hard coal and lignite-fired power stations which are under construction in Eu-rope.

Einleitung

Die europäischen Betreiber stehen vor der He-rausforderung, ihren Kraftwerkspark in einem bisher nicht gekannten Ausmaß zu erneuern. Die neuen Kraftwerke werden durch einen ho-hen Wirkungsgrad deutlich die CO2-Emissio-nen und den spezifischen Brennstoffbedarf senken sowie durch zusätzliche Maßnahmen in der Rauchgasreinigung weitere Emissionen im Vergleich zum bestehenden Kraftwerk-spark verringern. Um insbesondere bei den Steinkohle- und Braunkohleanlagen höhere Wirkungsgrade erreichen zu können, müssen die Frischdampf- und Zwischenüberhitzungs-temperaturen weiter angehoben werden. Diese Temperaturerhöhung erfordert den Einsatz von neuen Werkstoffen in der Dampferzeu-gung, den Dampfleitungen und der Dampftur-bine.

Nach nahezu 15 Jahren ohne Kraftwerksneu-bauten in Deutschland stellen die zurzeit an-gestoßenen Neubauprojekte die Betreiber vor vielschichtige Anforderungen im Projekt- und Qualitätsmanagement. Dies betrifft insbeson-dere das Management der Zulieferer und die Qualitätskontrolle ihrer Produkte bei Herstel-lung und Montage sowie ein engmaschiges Expediting im Rahmen der Fertigung. Darü-ber hinaus ist die Implementierung eines pro-fessionellen Claim Managements vor dem Hintergrund des erhöhten Risikos durch inter-nationale Beschaffung und der Professionali-sierung des Claim Managements der Lieferan-ten zwingend erforderlich.

Das Qualitätsmanagement des Betreibers er-fordert die Umsetzung einer nachhaltigen Qualitätsstrategie, die sich in einer handlungs-fähigen, selbst lernenden Organisation mit den an die jeweiligen Bedürfnisse entspre-chend angepassten Prozessen darstellt. Diese bedarfsorientierte und projektspezifische, aber dennoch integrierte Prozessführung er-zeugt den Dreiklang von Projekt-, Qualitäts-management und Engineering, der Prozess-effizienz und -exzellenz und damit optimier-ten Ressourceneinsatz auszeichnet.

Nur ein für die Erfordernisse der Abwicklung von Großprojekten aufgestelltes Qualitätsma-nagement ist in der Lage, den auftretenden Herausforderungen mit proaktiver Qualitäts-planung, -sicherung und -kontrolle (im Sinn

des geschlossenen Qualitätszyklus) entgegen-zutreten. Dieser Aufgabe stellt sich die RWE Technology mit dem Quality Centre of Com-petence (QCC).

Einsatz des Werkstoffs T24

Der Werkstoff T24 wurde für den Einsatz in der neuen Generation von Dampferzeugern entwickelt und zeichnet sich durch hohe Zeit-standfestigkeiten im Vergleich zu seinen Vor-gängern aus. T24 kommt aktuell in Westeuro-pa in 13 Neubauprojekten von Steinkohle- und Braunkohlekraftwerken in Deutschland, den Niederlanden und der Tschechischen Repub-lik zum Einsatz. In diesen Anlagen ist der Werkstoff T24 in Membranrohrwänden und Bündelheizflächen verbaut sowie wird für in-nere Tragrohre eingesetzt. Die relevanten Neubauprojekte sind im B i l d   1 dargestellt.

Diese Anlagen haben insgesamt eine instal-lierte Leistung von rund 15.000 MW. Die Braunkohle-Blöcke BoA 2 und 3 F und G am Standort Neurath sowie die Steinkohle-Doppel blockanlagen an den Standorten West-falen D und E und Eemshaven A und B reprä-sentieren davon ein gutes Drittel. Ziel ist eine faktenbasierte Analyse, um sachorientierte Entscheidungen treffen zu können.

Qualifizierung

Zur weiteren Steigerung der Wirkungsgrade der Steinkohlekraftwerke auf 46 bzw. 43 % der Braunkohlekraftwerke waren zur Errei-chung höherer Frischdampftemperaturen von 600 °C neue Werkstoffe für die Überhitzer-Endstufen erforderlich. Auch für die als Ver-dampferwände und als Membranwand konst-ruierten ersten Überhitzer-Stufen mussten geeignete Werkstoffe entwickelt werden.

Diese Werkstoffe sollten eine höhere Warm-streckgrenze und insbesondere eine höhere Zeitstandfestigkeit als der bisher übliche Membranwandwerkstoff 13CrMo4-5 besit-zen. Gleichzeitig sollte der Werkstoff sich in der Membranwand als Unterpulver-ver-schweißte Rohr-Steg-Rohr-Verbindung verar-beiten lassen, ohne eine Spannungsarmglü-hung zu erfordern. Somit konnte die Wahl nicht auf Werkstoffe wie 10CrMo9-10 oder X10CrMoVNb9-1 (P91) fallen.

Qualitätsmanagement beim Kesselwerkstoff T24

2 VGB PowerTech 11/2011

Mitte der 1990er-Jahre wurde die Untersu-chung neuer Werkstoffe im Rahmen des AVIF-Forschungsvorhabens begonnen, die für die Membranrohrwand den von Vallourec & Man-nesmann entwickelten T24 als aussichtsreichs-ten Werkstoff identifizierten. Im Einzelnen waren dies:

– FDBR/VGB-Forschungsvorhaben „Quali-fizierung von Werkstoffen zum Einsatz in Dampferzeugeranlagen mit erhöhten Tem-peraturen“ (A 77, Laufzeit: 1994 bis 1998)

– Forschungsvorhaben „Nachweis der Lang-zeiteigenschaften von Schweißverbindun-gen moderner Stähle für den Einsatz in Dampferzeugern im Bereich bis 620  °C“ (A 29 Laufzeit: 1998 bis 2001)

Begleitend zu diesen Untersuchungen wurde der Werkstoff in Erprobungsprojekten unter anderem im E.ON-Kraftwerk Scholven im Projekt Comtes 700 und im EnBW-Kraftwerk Altbach als Testfläche in der Membranrohr-wand eingesetzt. Für den Werkstoff T24 stan-den die Verschweißbarkeit als WIG- und UP-Naht, das Korrosionsverhalten der ungeglüh-ten WIG-Schweißnähte und das Zähigkeits- und Zeitstandverhalten von WIG-Schweiß- nähten im Vordergrund der Untersuchung.

Neben dem Nachweis, dass auch die Schweiß-nähte des Werkstoffs die Anforderungen hin-sichtlich Warmfestigkeit und Zeitstandfestig-keit, die an das Grundmaterial gestellt wurden, einhalten konnten, stand hier der Nachweis im Fokus, dass der Werkstoff aufgrund seiner be-sonderen chemischen Zusammensetzung auch ohne Wärmenachbehandlung eingesetzt wer-den sollte. Die ungeglühten Schweißnähte

müssen dafür ausreichend thermisch stabil, duktil und ohne Risse zu schweißen sein. Schon zum Zeitpunkt dieser Untersuchungen war bekannt, dass der Werkstoff T24 als Mem-branwandwerkstoff anspruchsvoller in der Verarbeitung ist als seine Vorläufer, die Werk-stoffe 16Mo3 und 13CrMo4-5.

Für den Werkstoff T24 liegt die Eignungsfest-stellung durch die VdTÜV-Werkstoffblätter vor, und seine technischen Lieferbedingungen sind unter anderem in der DIN EN 10216, Teil 2, und der VGB-Richtlinie VGB R 109 festgelegt. Für die RWE-Projekte wurde auf der Basis dieser Untersuchungen und Qualifi-zierungen dieser Werkstoff von den Herstel-lern als Membranrohrwerkstoff ausgewählt.

Schadensereignisse

Im März 2010 kam es bei der Inbetriebnahme des neu gebauten Blocks Walsum 10 der STEAG zu erhebli-chen Verzögerungen. Zahlreiche Leckagen in T24-Rohrrundnäh-ten waren nach dem Anfahren aufgetreten. Dem Vorfall wurde von den Betreibern ei-ne hohe Priorität zuge-ordnet, sodass in der Folge die erste Ar-beitssitzung des VGB zum Thema T24 ein-berufen wurde. Im August 2010 wurden

die bisher informellen Tätigkeiten dieses Ar-beitskreises von einem Lenkungskreis (VGB LK T24) der Betreiber koordiniert und drei Arbeitsgruppen gebildet:

– Korrosion/Beizen/warme Inbetriebnahme. Thema: Werkstoff und Schadensmechanis-mus

– Schweißtechnische Verarbeitung/Qualitäts-sicherung/Prüfungen (Fertigung und Mon-tage). Thema: Herstellung und Prüfung

– Alternative Reinigungsmethoden. Thema: Chemische Reinigung

Ziel dieser Arbeitskreise war es, ein tieferes Verständnis des Schadensmechanismus zu er-langen und geeignete Maßnahmen zur Ver-meidung daraus abzuleiten. Unabhängig da-von wurden bei den Betreibern eigene Unter-suchungen angestoßen. Im Oktober 2010 wurde der neu errichtete Dampferzeuger Box-berg R von Vattenfall in Betrieb genommen und musste ebenfalls nach wenigen hundert Stunden außer Betrieb genommen werden,

Datteln 4

Walsum 10

Moorburg

Westfalen D-E

Rheinhafen RDK 8

GKM 9

Wilhelmshaven

Boxberg Block R

Neurath G-F

Eemshaven A-B

Rotterdam

Maasvlakte 3

Ledvice

E.ON

STEAG/EVN

Vattenfall

RWE Power

EnBW

GKM

GDF SUEZ

Vattenfall

RWE Power

RWE Power

GDF SUEZ

E.ON

CEZ

Datteln

Walsum

Moorburg

Hamm

Karlsruhe

Mannheim

Wilhelmshaven

Boxberg

Neurath

Eemshaven

Rotterdam

Rotterdam

Ledvice

1

1

2

2

1

1

1

1

2

2

1

1

1

1100

750

820

800

911

911

800

675

1100

800

800

1100

660

Anlagen Betreiber StandortAnzahlBlöcke MW E.ON - Maasvlakte 3: 1100 MW

Electrabel - Maasvlakte: 800 MW

Rotterdam

BrüsselKöln

BoA 2 und 3: 2x 1100 MW

Berlin

Dresden

Prag

Zürich

StrasbourgStuttgart

WES: 2x 800 MWTrianel - Lünen: 750 MW

E.ON - Datteln 4: 1100 MW

STEAG - Walsum 10: 750 MW

GroningenEEM: 2x 800 MW

Vattenfall - Moorburg 3-4: 2x 820 MW

Electrabel - Wilhelmshaven: 800 MW

Vattenfall - Boxberg Block R: 675 MW

CEZ - Ledvice 660 MW

GKM - GKM 9: 912 MW

EnBW - Reinhafen RDK 8: 912 MW

Hamburg

Bild 1. Neubauprojekte mit dem Werkstoff T24.

EEM

WES

BoA 2 und 3

Fertigung

Montage

Fertigung

Fertigung

Montage

Montage

1. SchadenWalsum03.2010

SchadenBoxberg10.2010

2. SchadenWalsum03.2011

Bild 2. Auftretende Schadensmeldungen während der Errichtung der RWE-Projekte.

Qualitätsmanagement beim Kesselwerkstoff T24

VGB PowerTech 11/2011 3

weil es auch in diesem Projekt zu zahlreichen Leckagen gekommen war. Zuletzt kam es bei der Wiederinbetriebnahme von Walsum 10 im April 2011 erneut zu erheblichen Schäden.

Die RWE-Projekte befanden sich zu diesem Zeitpunkt in unterschiedlichen Phasen der Fertigstellung. Während zu Beginn der Situa-tion in Walsum die beiden Blöcke der BoA 2 und 3 im Wesentlichen errichtet waren, befand sich Westfalen direkt vor der Druckteilmonta-ge und die Fertigung der T24-Komponenten für Eemshaven hatte noch nicht begonnen (B i l d   2 ).

So wurden – abhängig von der jeweiligen Projektphase – geeignete Maßnahmen getrof-fen, um das Risiko eines Schadens während der Inbetriebnahme zu vermindern. Dazu wurden umfangreiche Untersuchungen durch-geführt, die die Verwendung sowie die Verar-beitung des T24 hinsichtlich der Schaltungs-varianten sowie des Parameterfensters im Fokus hatten.

Verwendung des Werkstoffs T24

Bei den im Bau und in der Inbetriebnahme be-findlichen Anlagen gibt es unterschiedliche Materialkonzepte und Schaltungsvarianten. Grundsätzlich kommen zwei Schaltungsvari-anten zum Einsatz.

– Variante A: Der Verdampfer beginnt am Trichtereintritt und endet am Austritt aus der Membranwand-Senkrechtberohrung

– Variante B: Der Verdampfer beginnt am Trichtereintritt und endet am Spiralrohr-wandaustritt. Die Membranwand-Senk-rechtberohrung ist als erster Überhitzer ge-schaltet.

Der Werkstoff T24 wird in der Mehrzahl der Projekte in der Endstufe der Verdampferwand eingesetzt, in einigen Projekten aber auch

komplett vom Trichtereintritt bis zum Ver-dampferaustritt. Zudem wird T24 im ersten Überhitzer und den Tragrohren eingesetzt und findet häufig Einsatz in der Heizfläche des ersten Zwischenüberhitzers. Die Anlagen (Walsum 10 und Boxberg R), bei denen Scha-densereignisse bei der Inbetriebnahme aufge-treten sind, sind zum einen unterschiedlich geschaltet und erfahren zum anderen auch un-terschiedlichen Werkstoffeinsatz. Die einzel-nen Schaltungsvarianten sowie die Schadens-schwerpunkte sind im B i l d   3 dargestellt.

Die Schäden liegen fast ausschließlich im Zweiphasen-Gemisch, im von Wasser durch-strömten, als Verdampfer geschalteten Be-reich. Es gibt von den geschädigten Anla- gen bisher weder Berichte über Schäden in den Tragrohren oder weiteren Überhitzerheiz-flächen aus T24.

Verarbeitung

Wie bereits erwähnt, war seit Beginn der Qua-lifizierung des T24 bekannt, dass der Werk-stoff ein schmales Verarbeitungsfenster hat. Die Gefügestruktur des Grundmaterials wird als bainitisch beschrieben. Bisherige Werk-stoffe der Membranrohrwand hatten hingegen ferritisches Gefüge.

Bei der Verschweißung von T24 zeigte sich, dass die Einstellung eines bainitischen Gefü-ges in der Schweißnaht und der Wärmeein-flusszone (WEZ) sehr wohl möglich ist. Die exakte Einhaltung der Parameter der Verarbei-tungsvorschriften und eine hohe handwerkli-che Fertigkeit der Schweißer sind erforderlich, um den Anforderungen an die Verarbeitung gerecht zu werden. Typische Beschreibungen der heute verschweißten Nähte lauten „baini-tisch-martensitisch“. Im B i l d   4 sind zwei sich ergebende Gefüge dargestellt: ein typi-sches bainitisch-martensitisches Schweißgut-gefüge und ein mit exakter Einhaltung der Schweißparameter geschweißtes Gefüge, das dem Grundwerkstoff ähnlich, als bainitisch anzusehen ist.

Schadensmechanismus

Als Schadensmechanismus wurde bei der Un-tersuchung der Schäden in den Anlagen Wal-sum 10 und Boxberg R die Wasserstoff-indu-zierte Spannungsrisskorrosion (H-SpRK, eng-lisch: H-SCC, Hydrogen-induced Stress Cor-rosion Cracking) identifiziert. H-SpRK kann bei Zusammenwirken von einem empfind-lichen Werkstoffzustand (zum Beispiel ein martensitisches Gefüge), kritischen Spannun-gen und dem Vorliegen eines chemischen An-

Schäden

Verdampfer

Verdampfer Verdampfer

ÜberhitzerA

nfah

rfla

sche

Anf

ahrf

lasc

he

zu den Tragrohrenzu den Tragrohren

Schaltungsvariante A Schaltungsvariante B

Prinzipskizze

13CrMod4-5

T24

13CrMo4-5

16Mo3

Bild 3. Prinzipielle Schaltungsvarianten sowie Schadensschwerpunkte.

T23, T24VM12-SHC (CB2), X20

P92, E911

Ni-Basis

Super 304 H

P23, P24

10CrMo9-1016Mo3, 13CrMo4-5

unlegierte Stähle

P91

Vorwärmtemperatur

Zwischenlagentemperatur

Schweißprozesse

Stromstärke, Spannung

Geschwindigkeit

Lagenaufbau

RaupendickeSchweißgutgefüge in der Wurzel beiverschiedenen Schweißparametern

bainitisch-martensitisch

bainitisch

20mm

20mm

Parameterfenster

Quelle: TÜV Rhld

Quelle: Böhler Welding Group

Bild 4. Parameterfenster und mögliche Gefügevarianten des Schweißguts.

Qualitätsmanagement beim Kesselwerkstoff T24

4 VGB PowerTech 11/2011

griffsmittels (hier Wasserstoff, H) auftreten. Die Voraussetzungen für H-SpRK sind im B i l d   5 dargestellt.

Es wurde unter anderem in den VGB-Arbeits-kreisen berichtet, dass die Schäden stets an einer Schweißnaht liegen und sowohl parallel als auch quer zur Rohrlängsachse ausgerichtet sein können. Der Riss verläuft sowohl trans- als auch interkristallin durch den Werkstoff, beginnend auf der Medium-berührten Seite (Rohrinnenseite).

Viele quer zur Rohrlängsachse verlaufende Risse beginnen in der wurzelseitigen Wärme-einflusszone und verlaufen makroskopisch gerade und senkrecht zur Oberfläche durch WEZ und Schweißgut zur Oberfläche, ohne sich dabei von der Fusionslinie ablenken zu lassen. Auch bei parallel zur Rohrlängsachse liegenden Rissen richtet sich der Riss allein nach der Spannung aus.

Ursachenuntersuchung

Bei den Herstellern und bei den Betreibern wurden Untersuchungen unternommen, um sowohl die Ursache als auch die Einflussfak-toren der aufgetretenen Schäden zu verstehen und Abhilfemaßnahmen zu schaffen. Die drei zuvor beschriebenen Faktoren wurden als An-satzpunkte der Untersuchungen verwendet:

– Einfluss des Mediums vermindern

– Spannungen vermindern

– Gefüge beeinflussen

In mehreren Laboren wurden Untersuchungen zum Einfluss des Beizens auf die Schädi-gungsbildung untersucht. Die betroffenen Be-treiber, die Hersteller, der VGB und RWE über den TÜV Rheinland haben Beizversuche un-ternommen. Ziel der Versuche war es, sowohl die Wirkung der unterschiedlich konzentrier-ten Beizlösung auf Flusssäurebasis als auch die Rolle des Inhibitors CL4 und der in Rück-stellproben gefundenen Verbindung H2S zu untersuchen.

Ein weiterer Schwerpunkt der Tätigkeiten lag auf der Untersuchung des Einflusses des Was-serstoffs aus der Magnetitbildung. Dazu wur-den Autoklaven-Versuche bei VGB und Her-steller, später auch bei anderen, durchgeführt. Ziel der Versuche war die Feststellung der Be-dingungen, die Schädigungen hervorrufen, bzw. ob sich Bedingungen finden lassen, die eine Schädigung vermeiden.

Als kritischer Bereich für die Wasserstoffbil-dung wurde ein Temperaturbereich um 200 °C festgestellt. In diesem Bereich tritt eine un-günstige Kombination der Bildung von ato-marem Wasserstoff nach Schikorr, der ver-mehrten Aufnahme in den Werkstoff und der noch verminderten Möglichkeit des Werk-stoffs, das H+-Ion wieder zu entlassen, auf. Daher wurde bei den Versuchen eine Tempera-tur von größer 300 °C identifiziert, die dem Werkstoff bei bereits wieder verminderter Bil-dung von H+ bei dieser Temperatur die Aus-trittsdiffusion von H-Ionen (Soaking – Was-serstoffglühung) ermöglicht. Darüber hinaus

besteht ein Zusammenhang zwischen der Wasserstoffbildung und dem pH-Wert des Kesselspeisewassers. So kann bei höheren pH-Werten ein sich ausbildendes lokales Ma-ximum für die Wasserstofffreisetzung deutlich vermindert werden.

Neben der Vermeidung bzw. der Verminde-rung des Wasserstoffeinflusses stand die Min-derung der inneren und äußeren Spannungen im Fokus der Untersuchungen. Im B i l d   6 sind unterschiedliche Untersuchungen bei-spielhaft dargestellt. Zur Minderung der Span-nungen gibt es zwei Ansätze:

– Wärmebehandlung bei niedrigen Tempera-turen im Anschluss an die Montage. Die Wärmebehandlung bei niedrigen Tempera-turen wird durchgeführt, um eine Umlage-rung der externen Spannungen zu erhalten. Hierzu sind im Vorfeld beim TÜV-Rhein-land die RWE-Untersuchungen der Eigen-spannungen mit der Bohrlochmethode vor-genommen worden. Die Spannungsmessun-gen mit der Bohrlochmethode haben eine Verringerung der maximalen Eigenspan-nungen um circa 20 % gezeigt. Dies konnte später durch röntgendiffraktometrische Un-tersuchungen am Block F der BoA 2 und 3 bestätigt werden.

– Spannungsarmglühung des Werkstoffs bei einer Temperatur circa 50 °C unterhalb der Anlasstemperatur. Die Wärmebehandlung bei Spannungsarmglühtemperatur, wie im VdTÜV-Werkstoffblatt vorgegeben, senkt nicht nur wesentlich die Spannungen im Schweißnahtbereich, sondern beeinflusst auch das Gefüge der Schweißnaht positiv. Zum technischen Nachweis der Durchführ-barkeit der Wärmebehandlung von Monta-genähten in der Membranrohrwand sind Versuche auf Veranlassung des VGB LK T24 unternommen worden. Auch wenn diese Entwicklung in den bisher laufenden Neu-bauprojekten nicht mehr umgesetzt werden kann, so kann sie doch für die Zukunft von Bedeutung sein.

Umgesetzte Maßnahmen im RWE-Projekt BoA 2 und 3

Von den Herstellern wurden für das Projekt BoA 2&3 folgende Maßnahmen umgesetzt:

– Externe Spannungen mindern durch eine Wärmebehandlung des fertig errichteten Kessels bei 450 bis 500 °C über einen Zeit-raum von 24 bis 48  h. Die Aufwärmung wurde durch mobile Ölbrenner, die in unter-schiedlichen Ebenen den Feuerraum erhitz-ten, durchgeführt. Verbunden wurden diese Maßnahmen mit dem Umbau des Rauch-gasabzugs zur Optimierung der Wärmebe-handlung und der Installation einer Durch-strömung mit warmer Luft im gesamten Druckteil, um die Wärmedehnungen zwi-

empfindlicherWerkstoffzustandAuslösenden Mediums

Vorliegen eines chemischenAngriffsmittels (Wasserstoff)

Kritische Spannungen

Kritische Spannungen durchäußere Beanspruchung, durchSchweißspannungen, ect.

kritischeSpannungen

auslösendesMedium

Empfindlicher WerkstoffzustandEmpfindlicher Werkstoffzustand des Grundwerkstoffs und/oder der Schweißverbindung aufgrund von

chemischer Zusammensetzung, Gefüge, Oberflächenbeschaffenheit, ect.

Bild 5. Voraussetzungen für H-SpRK.

C-Ring-Probe Jones-Probe Wärmebehandlungsversuch

Quelle: VGB Quelle: VGB Quelle: RWE

Bild 6. Untersuchungen bei Betreibern und Herstellern.

Qualitätsmanagement beim Kesselwerkstoff T24

VGB PowerTech 11/2011 5

schen den Heizflächen und den verbinden-den Rohrleitungen zu vereinheitlichen.

– Optimierte Beizung. Um den Einfluss des Beizens als Schadensursache zu vermin-dern, wurden die T24-Bereiche beim Bei-zen ausgespart (circa 25 % der gesamten Heizfläche).

– Optimierte Wasserchemie beim Anfahrpro-zess. Hierzu wurden ein hoher pH-Wert ein-gestellt und der O2-Gehalt im Speisewasser auf unter 20  ppm abgesenkt (alkalische Fahrweise). Die Speisewasseraufbereitung wurde dazu mit einer externen mobilen Wasseraufbereitung mit einer Hydrazin-Vorlage ausgestattet, um sehr O2-armes Wasser in ausreichender Menge zur Verfü-gung stellen zu können.

– Optimierung der Anfahrprozedur. Beim An-fahren wurde ein erhöhter Temperaturgra-dient gewählt. Der Gradient wurde bis zum Erreichen einer Dampftemperatur im Be-reich des Verdampferaustritts von > 300 °C beibehalten. Diese Temperatur wurde über einen längeren Zeitraum gehalten. Die Maßnahme wurde mit einem Hilfsdampf-erzeuger abgesichert, sodass, falls es zu ei-ner Störung der Brenner kommen sollte,

durch Einspeisung des Hilfsdampfs die Mindesttemperatur für einen gewissen Zeit-raum sichergestellt werden konnte.

Die bisherigen Erfahrungen mit diesen Vorga-ben sind positiv, allerdings bleibt das weitere Verhalten der Anlage unter Volllast-Betriebs-bedingungen abzuwarten. Die im Projekt BoA 2&3 umgesetzten Maßnahmen sind im B i l d   7 zusammengefasst.

Abgeleitete Schlüsse

Aus den Erkenntnissen der bisherigen Inbe-triebnahme und den durchgeführten Untersu-chungen lassen sich folgende Schlüsse ziehen:

– T24 ist zur Verwendung als Membranwand-werkstoff geeignet. Projektspezif ische Anforderungen und das detaillierte Kessel-design sind dabei zu beachten. Der Verar-beitung ist besondere Aufmerksamkeit zu widmen bezüglich: Schweißparameter; Schweißerqualifikation, Handfertigkeit; Schweißaufsicht

– Auch in den bereits fertig gestellten Anla-gen kann das bestehende Risiko durch

nachgeschaltete Maßnahmen verringert werden.

– Für die im Bau befindlichen Komponenten kann durch exakte Einhaltung der Vorgaben und mit verstärkter Qualitätssicherung das Risiko von Verarbeitungsfehlern gemindert werden.

– Im Rahmen des VGB wird intensiv unter-sucht, inwieweit durch weitere Maßnahmen, wie der Wärmebehandlung von Schweiß-nähten, das Risiko zusätzlich verringert werden kann.

Zusammenfassung und Ausblick

Die aus dem Projekt BoA 2 und 3 abgeleiteten Lessons Learned sind Grundlage für die Maß-nahmen der Folgeprojekte und können mit den weiteren Erfahrungen Grundlage für zukünftige Projekte sein. Grundsätzlich stellt dieser Les-sons-Learned-Prozess einen wesentlichen Stützpfeiler des projektübergreifenden, gesam-ten Qualitätsmanagements dar. Wesentlich für den Erfolg ist dabei immer das enge Ineinander-greifen organisatorischer, prozessualer und technischer Maßnahmen. Wirkungsketten zu-künftiger Projekte sind im B i l d   8 dargestellt.

Für die Steinkohleprojekte Westfalen und Eemshaven ist die analoge Anwendung der im Projekt BoA 2 und 3 durchgeführten und die Durchführung weiterer Maßnahmen durch die Hersteller vorgesehen. Zunächst werden die Schweißer von den Lieferanten durch T24-spezifische Schulungen in Fertigung und Mon-tage unterrichtet, um die Schweißvorgaben optimal umsetzen zu können. Die Betreiber-seitige Überwachung der Fertigung und Mon-tage ist intensiviert worden, um die Einhaltung der Schweißvorgaben enger zu verifizieren.

Durch die Spannungsarmglühung des Über-gangstücks von Spiral- auf Senkrechtberoh-rung werden das Spannungsniveau in dieser Komponente gesenkt und die Gefügeeigen-schaften verbessert. Zu Beginn der Inbetrieb-nahme sollen die bereits im Projekt BoA 2 und 3 umgesetzten Maßnahmen zur Verringerung der Spannungen durch eine Wärmebehand-lung bei 450 bis 500 °C und zur Verminderung des auslösenden Mediums Wasserstoff durch-geführt werden.

Es zeigt sich, dass RWE Technology angemes-sen aufgestellt ist, um die Qualitätsprobleme im Zusammenhang mit dem Kesselwerkstoff T24 nachhaltig zu verfolgen und den erforder-lichen Erfahrungsaustausch zwischen den Pro-jekten sicherzustellen. Dadurch ist das Unter-nehmen in der Lage, mit Fachexpertise in Schlüsselpositionen schnell auf Qualitätspro-bleme in den Projekten reagieren zu können. In enger Zusammenarbeit mit den Projekten so-wie den Bereichen Qualität und Engineer ing konnten Maßnahmen eingeleitet werden, die zu einer Minimierung der Risiken aufgrund der beschriebenen Qualitätsprobleme in den aktuellen Projekten geführt haben. □

empfindlicherWerkstoffzustand

• Optimierung der chemischen Reinigung (Beizen)

• Optimierung Wasserchemie des Kesselwassers

• Optimierung der Anfahrprozedur

kritischeSpannungen

auslösendesMedium

Vermeidung des auslösendenMediums (Wasserstoff)

Vermeidung kritischerSpannungen

• Wärmebehandlung bei 450 bis 500 °C nach Fertigstellung

Bild 7. Im Projekt BoA 2&3 umgesetzte Maßnahmen.

Optimierung des Beizens

Optimieren der chemischenZusammensetzung desSpeisewassers

AngepassteAnfahrprozedur

Wärmebehandlungbei 450 bis 500 °C

Inbetriebnahme

Plan

Do

Check

Act

T24-spezifische Schulungund Qualifikation derSchweißer

VerstärkteBauüberwachung

Verstärkte Schweißaufsicht

VerbesserteSchweißnähte durchkonsequente Einhaltungder Parameter

In Untersuchung:Wärmebehandlung vonMontagenähten

T24-spezifische Schulungund Qualifikation derSchweißer

VerstärkteFertigungsüberwachung

VerbesserteSchweißnahtqualität durchkonsequente Einhaltung derParameter

Wärmebehandlung derMembranrohrwand-Bretter

Wärmebehandlung desÜbergangsstücks

Fertigung Montage

Pla

nung

Lessons learned (PDCA)

Bild 8. Wirkungsketten in zukünftigen RWE-Projekten.

VGB PowerTechInternational Journal for Electricity and Heat Generation

Bitte kopieren >>> ausfüllen und per Post oder Fax zusenden

Ja, ich möchte die VGB PowerTech abonnieren.

Der Abonnementpreis beträgt aktuell 275, – Euro zuzüglich Versand (Inland: 34,– Euro) und MwSt.

Das Abonnement verlängert sich jeweils um ein Jahr, wenn es nicht bis spätestens einen Monat vor Ablauf schriftlich beim Verlag gekündigt wird.

Per Fax oder im Fensterkuvert an die

VGB PowerTech Service GmbHFax-Nr. +49 201 8128-302

Name, Vorname

Straße

PLZ Wohnort

Telefon/Fax

Datum 1. Unterschrift

Widerrufsrecht: Diese Vereinbarung kann ich innerhalb von 14 Tagen bei der VGB PowerTech Service GmbH, Essen, widerrufen. Zur Wahrung der Frist genügt die rechtzeitige Absendung.Ich bestätige dies durch meine 2. Unterschrift.

Datum 2. Unterschrift

Vo lu me 89/2009 · ISSN 1435-3199

K 43600

In ter na tio nal Edi ti on

Focus: Power Plants in Competiton

New Power Plant Projects of EskomQuality Assurance for New Power PlantsAdvantages of Flexible Thermal Generation

Market Overview for Imported Coal

In ter na tio nal Jour nalfor Elec tri ci ty and Heat Ge ne ra ti onPub li ca ti on ofVGB Po wer Tech e.V.www.vgb.org

Vo lu me 89/2009 · ISSN 1435-3199

K 43600

In ter na tio nal Edi ti on

Focus: Furnaces,

Steam Generators

and Steam Turbines

USC 700 °C Power

Technology

Ultra-low NOx

Combustion

Replacement

Strategy of a Superheater Stage

Economic Post-

combustion Carbon

Capture Processes

In ter na tio nal Jour nal

for Elec tri ci ty and Heat Ge ne ra ti on

Pub li ca ti on of

VGB Po wer Tech e.V.

www.vgb.org

Vo lu me 89/2009 · ISSN 1435-3199

K 43600

In ter na tio nal Edi ti on

Focus: VGB Congress Power Plants 2009Report on the Activities of VGB PowerTech 2008/2009

EDF Group Reduces its Carbon FootprintOptimising Wind Farm Maintenance

Concept for Solar Hybrid Power PlantsQualifying Power Plant Operators

In ter na tio nal Jour nalfor Elec tri ci ty and Heat Ge ne ra ti onPub li ca ti on ofVGB Po wer Tech e.V.www.vgb.org

Con gress Is sue

V

00634 K

9913-5341 NSSI · 5002/58 emulo

International Edition

Schwerpunktthema:

Erneuerbare Energien

Hydrogen Pathways

and Scenarios

Kopswerk II –Prevailing Conditions

and Design

Arklow BankOffshore Wind Park

The EU-WaterFramework Directive

International Journal

for Electricity and Heat Generation

Publication of

VGB PowerTech e.V.

www.vgb.org

Vo lu me 89/2009 · ISSN 1435-3199

K 43600

In ter na tio nal Edi ti on

Focus: Maintenance

of Power Plants

Concepts of

IGCC Power Plants

Assessment of

Generators for

Wind Power Plants

Technical Data for

Power Plants

Oxidation Properties

of Turbine Oils

In ter na tio nal Jour nal

for Elec tri ci ty and Heat Ge ne ra ti on

Pub li ca ti on of

VGB Po wer Tech e.V.

www.vgb.org

Vo lu me 90/2010 · ISSN 1435-3199

K 43600

In ter na tio nal Edi ti on

Fo cus: Pro Quality

The Pro-quality

Approach

Quality in the

Construction

of New Power Plants

Quality Monitoring of

Steam Turbine Sets

Supply of Technical

Documentations

In ter na tio nal Jour nal

for Elec tri ci ty and Heat Ge ne ra ti on

Pub li ca ti on of

VGB Po wer Tech e.V.

www.vgb.org

VGB PowerTech– Internationale Fachzeitschrift für die Strom- und Wärmeerzeugung –

In allen Teilen der Welt ist die Erzeugung von Strom und die Bereitstellung von Wärme ein zentrales Thema von Technik, Wirtschaft und Politik sowie des alltäglichen Lebens. Experten sind dabei zuständig für den Bau und Betrieb von Kraftwerken, deren Entwicklung und Überwachung sowie die vielfältigen Aufgaben von Service und Management.

Die Fachzeitschrift VGB PowerTech ist eine kompetente und international anerkannte Publikation für die Kraftwerksbranche. Sie erscheint jährlich 11-mal als deutsch- englische Gemeinschaftsausgabe. Die VGB PowerTech informiert mit technisch-wissen-schaftlichen Beiträgen und aktuellen Nachrichten zu allen wichtigen Fragen der Strom- und Wärmeerzeugung.

Themen: Entwicklung, Planung, Bau und Betrieb von Kraftwerken unter besonderer Berücksichtigung der Aspekte

– Betriebs- und Anlagensicherheit,

– Wirtschaftlichkeit,

– Umweltverträglichkeit,

– Erforschung, Entwicklung und Einsatz neuer Technologien,

– Wettbewerbsfähigkeit unterschiedlicher Technologien und

– Gesetzgebung.

Die VGB PowerTech erscheint bei der VGB PowerTech Service GmbH, Verlag technisch-wissenschaftlicher Schriften. Herausgeber ist der europäische Fachverband VGB PowerTech e.V.

Ihr Ansprechpartner bei der VGB PowerTech Service GmbH: Gregor Scharpey, Tel.: +49 201 8128-271, E-Mail: mark@vgb.org

VGB PowerTech Service GmbH Postfach 10 39 32 45039 Essen DEUTScHLAND

PT

VGB-PowerTech-DVDMehr als 12 000 Seiten Daten, Fakten und Kompetenz

aus der internationalen Fachzeitschrift VGB PowerTech (einschließlich Recherchefunktion über alle Dokumente)

Bitte kopieren, ausfüllen und per Post oder Fax zusenden

Ich möchte die VGB-PowerTech-DVD 1990 bis 2010 (Einzelplatzversion) bestellen.

950,– Euro* (Abonnent des VGB PowerTech Journal) 1

1950,– Euro* (Kein Abonnent des VGB PowerTech Journal) 2

Netzwerklizenz (Corporate License), VGB-Mitglieder- version (InfoExpert) sowie Lizenz Forschung und Lehre

auf Anfrage (Tel. +49 201 8128-200)

* Zuzüglich MwSt.

Jährliches Update: 1) 150,– Euro; 2) 350,– Euro Das Update muss jährlich bestellt werden.

Per Fax oder im Fensterkuvert an die

VGB PowerTech Service GmbHFax-Nr. +49 201 8128-329

Name, Vorname

Straße

PLZ Ort Land

Telefon/Fax

Datum 1. Unterschrift

Widerrufsrecht: Diese Vereinbarung kann ich innerhalb von 14 Tagen bei der VGB PowerTech Service GmbH, Essen, widerrufen. Zur Wahrung der Frist genügt die rechtzeitige Absendung.Ich bestätige dies durch meine 2. Unterschrift.

Datum 2. Unterschrift

VGB PowerTech – www.vgb.orgIn allen Teilen der Welt ist die Erzeugung von Strom und die Bereitstellung von Wärme ein zentrales Thema von Technik, Wirtschaft und Politik sowie des alltäglichen Lebens. Experten sind dabei zuständig für den Bau und Betrieb von Kraftwerken, deren Entwicklung und Überwachung sowie die vielfältigen Aufgaben von Service und Management.

Hier ist die VGB PowerTech die kompetente internationale Fachzeitschrift für den Kraftwerksbereich. Jährlich 11 Ausgaben der deutsch-englischen Gemeinschafts- ausgabe informieren mit Fachbeiträgen und Nachrichten zu allen wichtigen Fragen der Strom- und Wärmeerzeugung.

Die VGB PowerTech erscheint bei der VGB PowerTech Service GmbH, Verlag technisch-wissenschaftlicher Schriften.

Herausgeber ist der europäische Fachverband VGB PowerTech e.V.

VGB-PowerTech-DVD 1990 bis 2010: Fachbeiträge der VGB Kraftwerkstechnik und VGB PowerTech digital

Auf mehr als 12 000 Seiten finden Sie das kompetente Fachwissen aus 21 Jahren VGB Kraftwerkstechnik (dt. Ausgabe bis 2000) und der Internationalen Fachzeitschrift VGB PowerTech (ab 2001) mit:

– über 2300 Fachartikeln,

– allen Dokumenten im PDF-Format (bis zum Jahr 2000 aus technischen Gründen als nachbearbeiteter S/W-Scan),

– einer komfortablen Suchfunktion über alle Beiträge, als Volltextsuche bzw. gezielter Suche nach Autoren und Dokumententiteln.

Navigieren Sie schnell zu den gesuchten Beiträgen mit wenigen Mausklicks.

Die VGB-PowerTech-DVD ist erhältlich als Einzelplatzversion oder Netzwerklizenz für Unternehmen, Forschung und Behörden.

Die Einzelplatzversion können Sie per Formular auf dem Post-/Faxweg bestellen, oder Sie nutzen unseren Online-Shop unter www.vgb.org.

Ein Angebot über eine Netzwerklizenz unterbreiten wir Ihnen gerne auf Anfrage.

Mit dem VGB-PowerTech-Update können Sie Ihre DVD jährlich aktualisieren. Bitte bestellen Sie das Update jährlich separat.

Ihr Ansprechpartner bei der VGB PowerTech Service GmbH: Jürgen Zimander, Tel.: +49 201 8128-200, E-Mail: mark@vgb.org

VGB PowerTech Service GmbH Postfach 10 39 32 45039 Essen DEUTSCHLAND

InfoExpert