Aktuelles Förderprojekt

Faserverstärkte Werkstoffsysteme - Technologieentwicklung zur CMC-Armierung von Kraftwerksrohren

Motivation

Projektstrukturplan: Arbeitsgebiete mit Beteiligung des Fraunhofer-Zentrums HTL
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Projektstrukturplan: Arbeitsgebiete mit Beteiligung des Fraunhofer-Zentrums HTL

Im Rahmen des vorausgegangenen BMBF-Projekts „Ressourceneffiziente faserummantelte Stahlrohre für Höchsttemperaturdampfanwendungen“ wurden grundlegende Konzepte und Verfahrensweisen zur Armierung von Heißdampfleitungen mit keramischen Verbundmaterialien (CMC) entwickelt. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass die Kriechverformung von Heißdampfleitungen aus Stahl unter überkritischen Bedingungen von der keramischen Armierung wirksam behindert wird. Die Machbarkeit einer Vor-Ort-Armierung von Kraftwerksleitungen wurde durch einen Feldversuch im Großkraftwerk Mannheim demonstriert.

Zielsetzung

CMC-armierter bogenförmigen Rohleitungsabschnitts, Großkraftwerk Mannheim
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Bauteilfeldversuch: Einbau und Betrieb eines CMC-armierten bogenförmigen Rohleitungsabschnitts im Großkraftwerk Mannheim (Reduzierung der Stahlrohr-Wandstärke als Wirksamkeitsnachweis der Armierung unter Realbedingungen)

Die Armierung kompletter Kraftwerksrohrleitungen stellt hohe Anforderungen bezüglich der zu erreichenden Armierungsqualität und der zu armierenden Rohrgeometrie (große Länge der Rohrleitungen, Rohrkrümmung, veränderlicher Rohrquerschnitt, Abgänge). Verbundprojekt „Faserverstärkte Werkstoffsysteme“ sollen die Voraussetzungen für eine technische Umsetzung von CMC-Armierungen im Kraftwerksbereich erarbeitet werden.

Lösungsweg

Wickeltechnik: Automatisierte CMC-Armierung von Rohrleitungen auf der Basis von Faser-Gewebe-Prepregs
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Wickeltechnik: Automatisierte CMC-Armierung von Rohrleitungen auf der Basis von Faser-Gewebe-Prepregs
  • Einsatz von maßgeschneiderten keramischen Faserhalbzeugen
  • Maschinelle und reproduzierbare Herstellung von Faser-Matrix-Prepregs mittels automatisierter Faser-Prepreg-Anlage
  • Weiterentwicklung der Wickeltechnik und der thermischen Prozessierung
  • Entwicklung einer teilautomatisierten CMC-Armierungsmethode für Kraftwerksrohre
  • Entwicklung einer ultraschallbasierten Vor-Ort-Prüfung für armierte Kraftwerksrohre
  • Herstellung eines Technologiedemonstrators

Projektdaten

Projektlaufzeit 01.10.2015 - 30.09.2020
Zuwendungsgeber Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, COORETEC-Initiative des 6. Energieforschungsprogramms
Fördersumme HTL 276.000 Euro
Projektpartner Fraunhofer-Zentrum HTL
Bilfinger Piping Technologies GmbH
Großkraftwerk Mannheim AG
Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart
Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Technion - Israel Institute of Technology
TÜV SÜD Industrie Service GmbH
Projektkoordination Fraunhofer-Zentrum HTL
Projektleitung am HTL Christian Eckardt