Labor Werkstofftechnik Dehnungsinduzierte Risskorrosion

G. Lüdenbach et al.
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3.1 Schadensbeispiel: „Mechanische Schutzschichtzerstörung“
In einem steinkohlebefeuerten Kraftwerk sind an den Zuleitungen der Brennerkühlung außerhalb
des Feuerraums an den Rohrbögen zwei zeitlich dicht aufeinander folgende Schäden aufgetreten.
Die metallografische Untersuchung des ersten Schadens wies als Schadensursache eindeutig
dehnungsinduzierte Risskorrosion (DRK) entlang der neutralen Faser des Rohrbogens auf (Bild 3).
Bei dem Rohrbogen handelte es sich um eine Kaltbiegung ohne nachträgliche Wärmebehandlung
aus dem Werkstoff 15 Mo 3 mit den Abmessungen ä∅ 45,5 x 4,5 Wd. Im längs aufgeschnittenen
Rohrbogen erkennt man auf der Innenoberfläche der gegenüberliegenden Hälfte (Bild 3, rechts)
nach der Oberflächenrissprüfung mittels magnetischem Streuflussverfahren (schwarz/weiß) ebenfalls
eine Rissanzeige entlang der neutralen Faser. Die metallografische Untersuchung im Querschliff
zeigt die für DRK typischen Rissverläufe. Neben dem Hauptriss existieren in der Regel noch
weitere parallel verlaufende Nebenanrisse (Bild 4).
Der zweite Schaden an einem benachbarten Rohrbogen des gleichen Brenners trat einige Wochen
später auf, wobei der Rissfortschritt, ebenfalls infolge DRK in den beiden neutralen Fasern bereits
soweit fortgeschritten war, das ein etwa handflächengroßes Rohrsegment des Bogenrückens
abriss (Bild 5). In Bild 5 erkennt man weiterhin die für DRK typischen Bruchstrukturen, die durch
ihre grau-schwarze Magnetitbelegung den Rissausgang eindeutig von der mediumberührten
Innenoberfläche markieren. Die hellgraue kristalline Gewaltbruchfläche weist in den meisten Fällen
nur wenige Zehntel Millimeter Restwanddicke auf.
Die Durchstrahlungsprüfung mit Iridium 192 benachbarter Rohrbögen an insgesamt vier Brennern
ergab zunächst keinen Befund, worauf hin diese Prüfung mit empfindlicheren Prüfparametern
(Selen 75 als Präparat) wiederholt wurde. Anhand der hieraus resultierenden Ergebnisse konnte
lediglich in einigen Fällen ein Rissverdacht vermutet werden. Daraufhin wurden vier der geprüften
Bögen vorsorglich ausgebaut und weiteren zerstörungsfreien Prüfungen (Durchstrahlungsprüfung
mittels Röntgenröhre sowie Ultraschallprüfung mittels Miniaturprüfköpfen) unterzogen (Bild 6). Erst
mit Hilfe des Einsatzes der Röntgenröhre gelang eine Detektierung der vorhandenen Fehler, die
bereits eine Risslänge von ca. 25% der Wanddicke aufwiesen.
Der Einsatz der Röntgenröhre ist jedoch in meisten Fällen aufgrund der örtlichen Platzverhältnisse
nicht möglich beziehungsweise nicht wirtschaftlich. Aus diesem Grunde wird schon seit vielen
Jahren erfolgreich die Ultraschallprüfung angewendet. Die Prüfung mit Miniaturprüfköpfen bietet
eine sichere Prüfaussage selbst bei geringen Wanddicken (Grenze ca. 3,5 mm).
Die Ursache der hier vorgestellten Schädigung beruht also im wesentlichen auf einer
mechanischen Schutzschichtzerstörung, die bei hohen Unrundheiten der dünnwandigen Rohrbögen
infolge des Kaltbiegevorganges auftreten können. Infolge des herrschenden Innendruckes
oder besser gesagt verursacht durch Druckänderungen versuchen unrunde Rohrquerschnitte die
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