2022-08-01  –  2025-07-31

682.203,38 EUR

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin, Berlin

03EE5120B

Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]

01247566/1  –  Mat4H2Turbine - Validierung des innovativen Werkstoffes A286mod für den Einsatz in zukünftig wasserstoffbefeuerten Gasturbinen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Dieses Projekt konzentriert sich auf die Wirkung der Verbrennungsatmosphären während der Transformation des Energiemarktes bis zur vollständigen Substitution des Erdgases durch Wasserstoff. Der Übergang von Erdgas zu Wasserstoff als Treibstoff für Back-up Kraftanlagen, welche zukünftig Gasturbinen und Kombianlagen mit Gas- und Dampfturbine sein werden, verändert das Abgas der Anlage von CO2-H2O-O2-N2 zu H2O-O2-N2. Dabei ändert sich das Verhältnis [Mol(CO2)/(MolH2O)+Mol(O2)], wobei der Partialdruck des O2 in der Verbrennungsatmosphäre nahezu konstant bleibt. Das Verhältnis der Gase durchläuft während der Erhöhung des Wasserstoffanteils sowohl Bereiche in denen Fe-Basiswerkstoffe eine hohe Oxidationskinetik zeigen als auch den Bereich, der eine Aufkohlung der oberflächennahen Bereiche des Metalls ermöglicht. Der Werkstoff kann unter diesen Bedingungen entlang der Korngrenzen eines Austenits tief durch Oxidation der Korngrenzen geschädigt werden, was während der regelmäßigen Inspektionen zerstörungsfrei mit Ultraschall geprüft werden muss. Im Arbeitspaket zur zerstörungsfreien Prüfung wird das Verhalten des Werkstoffes evaluiert und die Prüftechnik entsprechend angepasst. Die Tiefe der Oxidationsschäden vergrößert die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Anrissen und wirkt damit auf die mechanische Sicherheit. In welchem Ausmaß wird durch mechanische Tests an voroxidierten Werkstoffen untersucht. Letztendlich wird das Erreichen unserer Ziele, es ermöglichen, die Oxidationstiefe zerstörungsfrei zu bestimmen und aus diesen Daten zu entscheiden, ob das Bauteil noch sicher betreiben werden kann. Den zeitlichen Fortschritt der Oxidationsschädigung wird als Grundlage aller auf die Laufzeit der Anlage ausgerichteten Berechnungen der aktuellen Schädigung genutzt. Dazu wird ein Modell erstellt, welches die oxidative Schädigung beschreibt. Dieser Beitrag ermöglicht es, Fe-Basiswerkstoffe auf ihre Einsatzfähigkeit in der Wasserstofftechnologie einzuschätzen.