A. Neidel, T. Gädicke, M. Giller, and S. Riesenbeck

Überhitzungsschaden eines neuartigen Kohlevergasungsbrenners

Burn-through of a Novel Coal Gasification Burner

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Ein neuartiger, für eine Fertigung durch Selektives Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM) konzipierter und mittels SLM gefertigter Kopf eines Kohlevergasungsbrenners wurde vom Kunden eingeführt. Durch eine Rissbildung am gekühlten Kopf kam es zum vorzeitigen Ausfall des Bauteils. Die metallurgische Fehlerursache war Überhitzung durch Verstopfung von Kühlkanälen, die wahrscheinlich auf verunreinigtes Kühlwasser zurückzuführen ist, das in einem dem Brenner vorgeschalteten Bereich zu Korrosion im nicht rostfreien Rohrleistungssystem führte. Korrosionsprodukte, im Wesentlichen Eisenoxide, platzten von den nicht rostfreien Komponenten ab und führten in den komplexen Kühlhohlräumen des durch Additive Fertigung (Additive Manufacturing, AM) hergestellten Brennerkopfes zu Verstopfungen. Hierdurch kam es zu übermäßiger thermischer Überlastung, im Laufe derer die Schmelztemperatur der Legierung am Brennerkopf erreicht wurde. In der Folge kam es zum Versagen des entsprechenden Brennerkopfes aufgrund von Rissbildung durch thermomechanische Ermüdung (Thermo-Mechanical Fatigue, TMF). Im Zuge dieser Schadensuntersuchung konnten weder Herstellungs- noch Konstruktionsfehler gefunden werden. Es wird gemutmaßt, dass das entsprechende Bauteil bei ordnungsgemäßer Kühlung normal arbeitet. Die Grundursache für das Versagen liegt im Betrieb des Kühlwassersystems des entsprechenden Brenners, bei dem sich lose Korrosionsprodukte bilden und in den Brennerkopf gelangen konnten.

Bibliographie
A. Neidel, T. Gädicke, M. Giller, and S. Riesenbeck (2020). Burn-through of a Novel Coal Gasification Burner. Practical Metallography: Vol. 57, No. 2, pp. 116-127.
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ISSN 0032-678X