Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Harter Rand - zäher Kern

19.10.2006
Turbinenschaufeln sind enormen Belastungen ausgesetzt. Ein neues Verfahren sorgt dafür, dass ihre Lebensdauer in der Dampfturbine erhöht werden kann. Die Eintrittskanten sind hart, das Innere zäh und elastisch.

Dampfturbinen sind das Rückgrat der Energieversorgung. Von ihrer Zuverlässigkeit und Lebensdauer hängt die Sicherheit der Stromversorgung ab. Während des Betriebs sind sie enormen Belastungen ausgesetzt. Insbesondere die sehr großen Turbinenschaufeln im Niederdruckteil von Dampfturbinen werden doppelt beansprucht: Einerseits durch hohe statische und zyklische mechanische Belastungen.

Andererseits sorgen winzige Wassertröpfchen für intensiven Verschleiß. Die Tröpfchen kondensieren aus dem Dampf aus, treffen mit hoher Geschwindigkeit auf die Eintrittskanten der Turbinenschaufeln und zerstören diese. "Um diesem Beanspruchungsmix länger zu widerstehen, sind zähharte Gefügezustände nötig, die bei hohen Festigkeiten noch ausrechend plastisch verformbar sind", erklärt Prof. Dr. Berndt Brenner vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden. Besonders hoch beanspruchte Schaufeln werden deshalb aus ausscheidungshärtbaren Stählen gefertigt. Ein Verfahren um die Randschicht zu härten, gab es für diese Werkstoffklasse jedoch bisher noch nicht.

Um diesem Dilemma abzuhelfen, entwickelte das Dresdner Team im Auftrag von Siemens Power Generation Mülheim ein neuartiges Randschichthärtungsverfahren. In den ersten zwei Arbeitsgängen wird durch eine komplette Lösungsglühung der gesamten Turbinenschaufel und einer anschließenden Aushärtung bei sehr hohen Temperaturen ein überalterter, weicher und ausreichend zäher Gefügezustand eingestellt. Im dritten Schritt wird die Eintrittskante der Schaufel, also nur die verschleißbeanspruchte Zone, noch einmal mit dem Laser bei höheren Temperaturen lösungsgeglüht und abgeschreckt. Anschließend wird die gesamte Turbinenschaufel erneut Ausscheidungs gehärtet, allerdings bei einer viel niedrigeren Temperatur. So wird nur die Randschicht hart, der Kern bleibt zäh. "Der damit verbundene Härteanstieg vermindert den Verschleiß im Kavitationsverschleißtest um etwa den Faktor drei. Damit können wir die Lebensdauer der Turbinenschaufel erhöhen", kommentiert Frank Tietz vom IWS.

Inzwischen hat das Verfahren seine industrielle Feuertaufe überstanden und bewährt sich in 23 großen Dampfturbinen in Kraftwerken in Deutschland, Europa und dem Nahen und Fernen Osten. Für ihre Entwicklungen zum "Randschichtaushärten durch lokales Erzeugen von nanoskaligen Ausscheidungen - ein neues Verfahren zum Verschleißschutz von ausscheidungshärtbaren Werkstoffen" erhalten Prof. Dr. Berndt Brenner und Dipl.-Ing. Frank Tietz einen Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2006.

Ansprechpartner:
Prof. Berndt Brenner
Telefon: 03 51 / 25 83-2 07
Fax: 03 51 / 25 83-2 07
berndt.brenner@iws.fraunhofer.de
Dipl.Ing. Frank Tietz
Telefon: 03 51 / 25 83-2 03
Fax: 03 51 / 25 83-2 07
frank.tietz@iws.fraunhofer.de

Isolde Rötzer | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.iws.fraunhofer.de
http://www.fraunhofer.de/fhg/company/science/2006/J-F-P_2006.jsp

Weitere Berichte zu: Dampfturbine IWS Randschicht Temperatur Turbinenschaufel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Dresdner Forscher drucken die Welt von Morgen
08.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

nachricht Neues Verfahren bringt komplex geformte Verbundwerkstoffe in die Serie
23.01.2017 | Evonik Industries AG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie