Untersuchungen der Strukturstabilität von Ni-(Fe) - JUWEL ...
Untersuchungen der Strukturstabilität von Ni-(Fe) - JUWEL ...
Untersuchungen der Strukturstabilität von Ni-(Fe) - JUWEL ...
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
Einleitung und Zielsetzung<br />
CO2-Ausstoß pro produzierter Kilowattstunde elektrischer Leistung deutlich reduziert werden.<br />
Bis zum Jahr 2010 sollten in Deutschland die CO2-Emisionen <strong>von</strong> Kraftwerken auf Basis<br />
fossiler Energieträger um etwa 40% abgesenkt werden. Dass bedeutet, dass die Kraftwerke<br />
bei gleichbleiben<strong>der</strong> Brennstoffmenge mehr Strom produzieren müssen, um den<br />
Wirkungsgrad zu erhöhen [1.5]. Wird z.B. <strong>der</strong> Wirkungsgrad eines GuD-Kraftwerkes mit<br />
jährlich 7000 Stunden Laufzeit um nur 1% erhöht, so lassen sich jährlich 130 Mio. kWh mehr<br />
Strom erzeugen, ohne den Verbrauch an Brennstoffen o<strong>der</strong> die Emissionen zu erhöhen [1.6].<br />
In Deutschland spielt die Stromerzeugung mit Kohle (Braun- und Steinkohle) eine Hauptrolle,<br />
(Abbildung 1.3). In den vergangenen Jahren wurden mehr als 50% des Strom aus<br />
Kohlekraftwerken gewonnen [1.7].<br />
Abbildung 1.3: Stromerzeugung in Deutschland im Jahr 2000-2002 [1.7].<br />
Da Kohle auch in den nächsten Jahrzehnten einer <strong>der</strong> wichtigsten Primärenergieträger bleibt,<br />
müssen alle Möglichkeiten zur Wirkungsgradsteigerung <strong>von</strong> Dampfkraftwerken genutzt<br />
werden [1.8]. Die angestrebte Erhöhung des Wirkungsgrades zukünftiger Kraftwerksanlagen<br />
mit USC (UltraSuperCritical)-Dampfturbinen kann erreicht werden durch eine Erhöhung <strong>der</strong><br />
Dampftemperaturen auf 700 bis 720 °C [1.9]. Für höchst beanspruchte Bauteile wie<br />
Turbinenrotoren und Turbinenscheiben ergeben sich daraus erhöhte Anfor<strong>der</strong>ungen an die<br />
Warmfestigkeit und Zeitstandfestigkeit über Temperatur 650 °C, die <strong>von</strong> den <strong>der</strong>zeitig<br />
eingesetzten ferritischen Stählen nicht mehr erfüllt werden können. Die Herstellung <strong>von</strong><br />
ausreichend gekühlten Strukturen aus ferritischen Stählen ist technologisch sehr kompliziert<br />
und kostenaufwendig [1.10].<br />
Der hohe Wärmeausdehnungskoeffizient und die geringe Wärmeleitfähigkeit <strong>von</strong><br />
Komponenten aus austenitischen Stählen lassen nur kleine Temperaturän<strong>der</strong>ungsgeschwindigkeiten<br />
zu, so dass ein verstärkter Einsatz austenitischer Bauteile, vor allem für<br />
den Bereich <strong>der</strong> Mittellastversorgung eingeschränkt erscheint, und daher für viele Betreiber<br />
nicht akzeptabel sein würde. <strong>Fe</strong>rritische Stähle sollten für dickwandige Komponenten<br />
verwendet werden, um die Arbeitsflexibilität zu gewährleisten. Der Einsatz <strong>von</strong> ferritischen<br />
Stählen wird bei 620 bis 630 °C begrenzt werden müssen. Der mögliche Zwischenschritt <strong>der</strong><br />
2