September 2014 Kundenmagazin/Customer Magazine

Transcription

September 2014
Journal
Kundenmagazin/Customer Magazine
Ausgabe/Issue 23
Neuigkeiten und
interessante Projekte
News and
project highlights
02 E.ON Anlagenservice
Der Realität kann man nicht ausweichen,
wir müssen uns danach ausrichten
Kundenbezogen denken und handeln
Christian Mehrhoff
Leiter Vertrieb & Marketing
Head of Sales & Marketing
Der schwere Stand der Kraftwerksbetreiber und
die steigenden Anforderungen an konventionelle
Anlagen durch den schnell zunehmenden Ausbau
erneuerbarer Energien sind hinreichend bekannt.
Bei der EAS hat diese Entwicklung unter anderem
dazu geführt, den Aktionsradius auf Wasser- und
Windenergie auszudehnen.
Unsere Kernaufgabe sehen wir nach wie vor
in der partnerschaftlichen Zusammenarbeit mit
unseren langjährigen Kunden. Daher bezieht sich
unser 2. Instandhaltungsworkshop im November
dieses Jahres überwiegend auf technische Lösungen,
nachhaltige Maßnahmen und wirtschaftliche Instandhaltungsleistungen in konventionellen Anlagen.
In dieser Ausgabe stellen wir wieder einige
unserer Projekte vor und freuen uns, wenn die
Abläufe von unseren Auftraggebern kommentiert
wurden.
Erfolgreiche Ergebnisse zeigen uns, dass wir
auf dem richtigen Weg sind und Kritik gibt uns die
Möglichkeit, Schwachstellen aufzuspüren.
Um aber eine große Anzahl unserer Kunden zu
erreichen und ihre Meinung zu unseren Leistungen einzuholen, führen wir eine jährliche Kundenzufriedenheitsanalyse durch. Das Resultat aus
2014 kann sich wieder einmal sehen lassen.
Ab Ende dieses Jahres werden wir Teil der
neuen Organisation E.ON Technologies sein,
einem leistungsstarken und wettbewerbsfähigen
Engineering-Dienstleister mit optimaler Kundenorientierung, innovativen Produkten und neuen
Geschäftsmodellen für den internen und externen
Markt.
Die EAS gehört dann als Tochtergesellschaft
zum Geschäftsfeld Asset Services und steht ihren
Kunden wie bisher, kompetent und zuverlässig zur
Verfügung.
There is no escaping reality,
so we have to act accordingly
Thinking and acting with the customer in mind
The plight of power plant operators and the growing demands on
conventional generation driven by the rapid expansion of renewables
are well known. They have prompted EAS to broaden the scope of its
activities to include hydro and wind energy.
We see it as our core task to continue working in partnership
with our long-standing clients. This is why the 2nd Maintenance
Workshop in November this year will primarily address technical
solutions, sustainable measures and efficient maintenance services
for conventional power plants.
In this issue we again present some of our projects. We are grateful
for the comments received from our clients. Positive feedback
confirms that we are on the right track, and criticism helps us identify
weaknesses.
In an effort to reach as large a number of clients as possible and
gauge their opinions, we conduct a customer satisfaction survey once
a year. The 2014 results are once again impressive.
At the end of this year, we will join the new E.ON Technologies
organisation, a capable and competitive engineering services
provider with a strong customer orientation, innovative products and
new business models for internal and external markets.
As part of the Asset Services Division of E.ON Technologies, EAS
will continue to serve its clients as a competent and reliable partner
in the same way it does today.
Journal 03
Inhaltsverzeichnis
List of contents
E.ON Anlagenservice
Kritisch betrachtet
Kundenzufriedenheitsanalyse 2014
Seite 04
E.ON Anlagenservice
A critical view
Customer satisfaction survey 2014
Page 05
Windpark Vetrocom
Optimale Planung und überzeugende Umsetzung
Pilotprojekt erfolgreich abgeschlossen
Geschäftsbereich Hydro & Wind Power
Seite 06
Vetrocom wind farm
Meticulous planning and perfect delivery
Pilot project successfully completed
Hydro & Wind Power Division
Page 07
Gemeinschaftskraftwerk Grohnde
Austausch der Generator-Hilfssysteme
Gasversorgungsgerüste für den Turbogenerator
komplett erneuert
Geschäftsbereich Maschinentechnik
Geschäftsbereich Apparate-/Kesseltechnik
Seite 10
Grohnde joint venture power plant
Replacement of generator auxiliary systems
Renewal of supply piping to
the turbogenerator
Rotating Technology Division
Mechanical Technology Division
Page 11
Kraftwerk Staudinger Block 5
Auf dem Weg zur Wieder-Inbetriebnahme
Vorbereitungen für Reparaturarbeiten erfolgt
Geschäftsbereich Apparate-/Kesseltechnik
Seite 14
Unit 5 at Staudinger power plant
Preparing for recommissioning
Preparations for repair work completed
Page 15
Spezialgebiet Tauchen
Ein Team mit zweifacher Qualifikation
Facharbeiten unter Wasser
Seite 16
Professional diving
A team with dual qualifications
Special underwater work
Page 17
Kraftwerk Nußdorf am Inn
Erneuerung der Rechenfelder
Darstellung eines Hydro Power-Projekts
Seite 20
Nußdorf am Inn power plant
Renewal of trash rake systems
Presentation of a Hydro Power project
Page 21
Thyssen Schachtbau
Dreifacher Weltrekord in Wolgograd
Faseroptische Temperaturmessung bis zu
einer Tiefe von 830 m
Geschäftsbereich Elektro-/Leittechnik
Seite 24
Thyssen Schachtbau
Three world records in Volgograd
Fibre-optic temperature measurement at
depths of up to 830 m
E, C&I Technology Division
Page 25
Werkstofftechnik
Neue Ergebnisse zum Anlassverhalten des T24
zwischen 200 °C und 700 °C
Die Interpretation bezüglich Betriebsverhalten und
Reparaturvarianten
Geschäftsbereich Systemtechnik
Seite 30
Material Engineering
New results of the tempering behavior
of T24 between 200 °C and 700 °C
Their interpretation regarding service
and additional repair
Systems Technology Division
Page 31
Titelfoto: Rotor im Windpark Vetrocom
Cover: Rotor, Vetrocom wind farm
E.ON Anlagenservice
Kritisch betrachtet
Ein Serviceunternehmen mit dem Schwerpunkt Instandhaltung liefert weder
Katalogware noch exakt miteinander vergleichbare Leistungen. Jedes Projekt
wird individuell auf die spezifischen Anforderungen und Erwartungen der
Kunden ausgerichtet. Aber sorgfältige Planung und umfassende Organisation
allein sichern noch keinen erfolgreichen Abschluss.
Bei der Abwicklung vor Ort setzen wir auf die Erfahrung und Flexibilität unserer Teams, auf fachlich einwandfreie Arbeit und die umgehende Reaktion auf
unvorhersehbare Ereignisse im Projektverlauf. Den
Faktoren Zeit und Kosten begegnen wir, zum Vorteil
unserer Kunden, mit technisch innovativen und wirtschaftlichen Maßnahmen.
Um zu erfahren, ob unsere Ziele und Leistungen mit
den Ergebnissen aus Sicht der Kunden übereinstimmen, stellen wir uns einer jährlichen Kundenzufriedenheitsanalyse. Durchgeführt wird diese Analyse, die aus
zehn Kernfragen und einer frei formulierbaren Aussage
besteht, von einem externen Unternehmen.
In diesem Jahr haben sich 74 Kunden aus dem
In- und Ausland die Zeit genommen, uns nach dem
Kundenzufriedenheitsanalyse
Gesamt-Durchschnittsnote
Schulnotensystem zu bewerten. Obwohl es auch kritische Anmerkungen gab, denen wir genau auf den
Grund gehen, erzielten wir die sehr gute GesamtDurchschnittsnote 1,87. Damit lagen wir, trotz der
internen und externen Veränderungen, auf Vorjahresniveau.
Hervorgehoben wurden besonders die Flexibilität
und fachliche Qualifikation unserer Mitarbeiter sowie
ein gutes Preis-/Leistungsverhältnis. Letzteres spricht
Bände in einer Zeit, in der gespart wird wo es nur geht
und zeigt, dass gute Leistungen auch anerkannt werden.
Wir haben uns vorgenommen, den Zufriedenheitsgrad
unserer Kunden weiter zu steigern und visieren für
2015 eine deutliche Minimierung der Zahlen hinter dem
Komma an.
1,87
Noten der zehn Kernfragen
6
5
4
3
2
Termintreue
1,9
1,8
1,7
1,86
Qualifikation des Fachpersonals
1,68
Arbeitssicherheitsstandard
1,59
Projektentwicklung/Baustellenorganisation
2,06
Schnittstellenmanagement
2,04
Kommunikation zum Kunden
1,77
2,03
Zustand Geräte, Werkzeuge, Container
Dokumentation
1,5
1,89
Ausführungsqualität
Sauberkeit auf der Baustelle
1,6
1,72
2,03
Journal 05
E.ON Anlagenservice
A critical view
Service contractors specialising in maintenance do not provide
off-the-shelf products or easily comparable services. Every single
project is tailored to the client’s specific needs and expectations.
But careful planning and comprehensive organisation alone do
not ensure successful project delivery.
For the work on site we can rely on the experience and
flexibility of our specialist teams and their ability to
come up with first-class professional solutions and
respond immediately to unforeseen circumstances
during the course of a project. We meet the twin
challenge of time and cost by delivering technically
innovative and efficient services that benefit our
customers.
To find out whether our objectives and the work we
do match the results as perceived by our clients, we
undertake an annual customer satisfaction survey. This
analysis, which is based on ten core questions and a
free text statement, is conducted by an external service
provider.
This year, 74 customers in Germany and abroad
took the time to grade us (according to the German
Customer satisfaction survey
Overal grade of
school grading system where 1 is the highest grade
and 6 the lowest grade). While there were some critical
comments, which we are going to look into, we were
given a very good overall grade of 1.87, which is on par
with last year’s level, despite the internal and external
changes we have been through.
Customers particularly praised the flexibility and
the technical expertise of our staff and the good
price/performance ratio.
The latter speaks volumes at a time where everyone’s focus is on cost cutting, and it shows that good
work is appreciated.
We have set ourselves the challenge of boosting
customer satisfaction still further and are aiming to
significantly improve on the digits after the decimal
point in 2015.
1.87
Grades for the ten core questions
6
5
4
3
2
Adherence to delivery dates
1.9
1.8
1.7
1.86
Specialists’ qualifications
1.68
Health & safety standards
1.59
Project execution / site organisation
2.06
Interface management
2.04
Communication with the client
1.77
2.03
Condition of tools, equipment and containers
Documentation
1.5
1.89
Level of workmanship
Cleanliness on site
1.6
1.72
2.03
Windpark Vetrocom
Optimale Planung und überzeugende Umsetzung
Bei Kazanlak, etwa 200 Kilometer östlich von Sofia/Bulgarien, betreibt Vetrocom,
Tochter des Stromkonzerns Alpiq (Schweiz) einen der drei höchst gelegenen Windparks
in Europa. Auf zwei Bergketten in ca. 1.400 m Höhe wurden 29 Windkraftanlagen mit
einer Leistung von insgesamt 72,5 MW erbaut. Der EAS-Geschäftsbereich Hydro & Wind
Power erhielt den Auftrag für den Austausch der Hauptlager an zwei Windturbinen.
Die Projektarbeit begann mit der detaillierten Planung des
Gesamtablaufs. Im Vordergrund stand die Herausforderung, eine
qualitativ hochwertige Leistung mit den wirtschaftlichsten Aspekten für den Kunden zu verbinden. Dazu kam die komplette
Organisation und eine präzise Ablaufplanung, um allen Beteiligten
die Sachverhalte und einzelnen Arbeitsschritte transparent
darzustellen.
In einem ersten Schritt bei den Vorbereitungen ging es um
die Qualitätssicherung im Herstellerwerk der Lager. Im Auftrag
des Betreibers wurden Prüfprotokolle, Dokumentation sowie das
Transportkonzept der neuen Lager gesichtet.
Optimierung! EAS hat einen eigenen Montageablauf mit neuem
Verpackungs- und Transportkonzept vorgestellt und gemeinsam
mit dem Lagerhersteller umgesetzt. Damit wurde eine deutliche
Aufwandsminimierung auf der Baustelle erzielt.
Die weiteren Vorbereitungen beinhalteten die Konstruktion
und Anfertigung von Spezial- und Hilfswerkzeugen. Hierzu gehörte insbesondere die Entwicklung neuer Gestelle für den Austausch der Lager und zur Ablage und Sicherung der Rotoren.
Die durch den Windkraft-Entwickler W2E neu berechneten EASSpezialgestelle sind wesentlich montage- und transportfreundlicher als die bisher verwendeten.
Montageverfahren optimiert
Acht Wochen vor Start des Projekts ergaben Besprechungen mit
W2E und dem Hersteller der Lager, Thyssen Krupp Rothe Erde,
dass das Befestigungskonzept eindeutig verbessert werden kann.
Geänderte Befestigungsmaterialien mussten kurzfristig gefertigt
und angeliefert werden.
Projektstart in Bulgarien
Mit der Anlieferung der kompletten Werkstattausrüstung traf ein
speziell geschultes EAS-Team am Montageort ein und begann mit
der Baustelleneinrichtung.
Wichtigster Punkt: Arbeitssicherheit
Vor Beginn der eigentlichen Arbeiten standen umfangreiche
Arbeitssicherheitsmaßnahmen auf dem Programm. Hohe Anforderungen ergaben sich hier schon aufgrund der exponierten Lage
des Windparks, der engen Zufahrtswege und teils begrenzten
Kranstellflächen. Es wurden alle Beteiligten, wie der Betreiber
Vetrocom und dessen Betriebsführung Operation Maintenance
Services (OMS) sowie die Mitarbeiter des Kranunternehmens
Felbermayr aus Bulgarien und Österreich, mit eingebunden. Daher erfolgte eine eingehende Unterweisung aller Firmen nach HSEund Lifting-Plänen.
Pre-Work Safety Meetings: Jeden Morgen wurden Gefährdungsbeurteilungen mit dem Schwerpunkt auf tagesaktuelle Tätigkeiten und mögliche Gefahrenherde konzentriert zweisprachig
durchgezogen und dokumentiert. Diese Vorgehensweise fand
großen Anklang bei unserem Kunden.
Journal 07
Vetrocom wind farm
Meticulous planning and perfect delivery
Vetrocom, a subsidiary of the Swiss energy group Alpiq, operates one of
Europe’s three highest wind farms near Kazanlak, some 200 kilometres northeast
of Sofia/Bulgaria. On two mountain ridges at an altitude of about 1,400 metres
above sea level, the company has built 29 wind turbines with a total capacity
of 72.5 MW. The Hydro & Wind Power Division of EAS received the contract to
replace the main bearings on two of the turbines.
The project started by planning the detailed steps of the entire
process. The key challenge was to deliver a top-quality and yet
cost-efficient service. EAS was tasked with the overall
organisation and the precise sequencing of individual operations
to be able to communicate the facts and individual project steps
in a transparent way to all sides involved.
Preparations began with quality assurance procedures at
the bearing manufacturer’s workshop. On behalf of the owner/
operator Vetrocom, EAS inspected test records, documents and
transportation plans for the new bearings.
Optimisation: EAS developed and presented its own assembly
sequence including a new packaging and transportation concept,
which was implemented together with the bearing manufacturer.
This helped to reduce the workload and time required on site.
Preparations also included the design and fabrication of special
tools and equipment, especially new mounting racks needed for
the bearing replacement process and to be able to put down and
secure the rotors.
The special EAS racks designed by W2E, the wind turbine design
company, are much easier to assemble and to move around then
the ones used previously.
Improved assembly
Meetings with W2E and the bearing manufacturer Thyssen Krupp
Rothe Erde eight weeks before the start of the project showed
that the assembly process could obviously be improved on.
Making these improvements meant manufacturing and delivering
different mounting materials to site at short notice.
Project start in Bulgaria
An entire workshop was shipped to Kazanlak, and a specially trained
EAS team began to set up the site.
Safety first
Before the project work itself could begin, extensive health &
safety measures had to be put in place. The remote location of
the site, the narrow access roads and the small spaces available
for putting up cranes placed particular requirements on the work.
All sides, including the owner/operator Vetrocom, the operations
team from Operation Maintenance Services (OMS) and the staff
of the crane contractor Felbermayr from Bulgaria and Austria
were included in these preparations. All companies attended a
briefing on HSE requirements and load lifting plans.
EAS war verantwortlich für die Koordination sämtlicher Abläufe und Gewerke. Die klaren Regeln erwiesen sich als absolut
wichtig und notwendig. In diesem Gebiet muss mit schnell wechselnden und äußerst schwer vorhersagbaren Wetterverhältnissen
bzw. Unwettern gerechnet werden. Bei auftretendem Gewitter,
das in der Regel im Gebirge von starken Sturmböen begleitet ist,
gibt es vom Betreiber bei 30 km Entfernung eine Warnung und
bei 20 km muss die Baustelle geräumt werden. Zwischen diesen
beiden Meldungen liegen manchmal nur 15 Minuten. Hier wird es
kritisch, einen Rotor mit 65 t Gewicht und 90 m Durchmesser noch
sicher am Boden abzulegen.
Projektablauf
Nach den akribischen Vorbereitungen startete die Projektabwicklung vor Ort am 12. Juni 2014 unter der Leitung von Christian
Weber und Philipp Krämer mit den aufwändigen Demontagen der
schweren Rotoren.
Abgelegt auf dem EAS-eigenen Gestell erfolgte der Austausch
der Rotorlager mit je ca. 5,5 Tonnen Gewicht nach Vorgaben des
Herstellers Thyssen Krupp Rothe Erde. Damit wurden dessen
Anforderungen im Hinblick auf das Handling und die Montage
der Lager komplett erfüllt, was für die Übernahme der Gewährleistung zwingend erforderlich ist. Darüber hinaus wurden sämtliche Verbindungs- und kraftübertragenden Elemente sowie die
gesamte Ölversorgung der Rotorlager erneuert und alle Arbeiten
komplett dokumentiert.
Vor der Remontage erfolgte eine zusätzliche Vermessung der
Flanschfläche (2,5 m Durchmesser) mittels Laser am Maschinenträger in 85 m Höhe.
Eine lückenlose Dokumentation der neu verbauten Komponenten stellt sicher, dass Vetrocom und sein Betriebsführer OMS
problemlos in der Lage sind, die Anlage weiterhin zu betreiben.
Am 20. Juli 2014 wurde das Projekt, trotz wetterbedingten
Terminverzugs, zur vollsten Zufriedenheit des Kunden abgeschlossen, so dass die Abnahme der bereits wieder unter Volllast
produzierenden Anlage schon wenige Wochen nach Arbeitsbeginn erfolgen konnte.
Vertragsbestand war auch die Teilnahme von Dr. Walter
Sucrow (Leiter Technik Wind Power) bei der Schadensbegutachtung der Versicherung. Die ausgebauten Lager waren zuvor in
speziellen EAS-Transportbehältern an den Standort der Versicherung in der Nähe von München geliefert worden.
Fazit
EAS hat als erstes Unternehmen die weiterentwickelten Lager der
neuen Generation verbaut und mit der Umsetzung innovativer
Verfahren
• Konstruktion neuer Montagegestelle
• Anzugsverfahren und Anzugmomente aller 180 Halteschrauben
im Bereich jeder der zwei Drehverbindungen
• Spezialdiscs
• Bereitstellung von Werkzeugen nach neustem Stand der Technik
• Beschaffung von Hilfsmitteln
sowie umsichtiger Planung, einem überzeugenden Arbeitssicherheitskonzept und einem erfahrenen und zielorientierten Team, ein
einwandfreies Ergebnis erzielt.
Die kooperative und professionelle Zusammenarbeit mit dem
Betreiber Vetrocom und allen am Projekt beteiligten Unternehmen
hat maßgeblich zu einem erfolgreichen Abschluss beigetragen.
Journal 09
Pre-work safety meetings: Every morning there was a hazard
assessment meeting focusing on the activities planned for the day,
potential sources of danger and risk factors. These meetings were
held in two languages and were documented, which was very well
received by the client.
EAS had overall responsibility for coordinating all processes and
disciplines on site. Having clear rules proved to be very important
and necessary. In this region the weather is difficult to predict and
can change very rapidly. When a thunderstorm approaches, which
in the mountains is usually accompanied by strong gusts of wind,
there is a warning when it is still 30 km away. When it gets to within
20 km, the site has to be evacuated. The time from the first warning
to evacuation can sometimes be as short as 15 minutes. It is then
crucial to be able to quickly place rotors with a diameter of 90 metres
weighing 65 tonnes safely on the ground.
Sequence of work
On 12 June 2014, after meticulous preparations, work on site under
the direction and control of Christian Weber and Philipp Krämer
started with the disassembly of the heavy rotors.
Once the rotors had been placed on the racks provided by EAS, the
5.5-tonne bearings were removed in accordance with the instructions
of the manufacturer Thyssen Krupp Rothe Erde. This way, the
team fully complied with the manufacturer’s handling/installation
requirements, which was critical from a warranty perspective. In
addition, all connecting elements and power-train components
as well as the lube oil supply to the rotor bearings were renewed.
All work was documented in detail.
Prior to reassembly, the flange surface, which has a diameter of
2.5 metres, was checked by laser scanning on the machine frame at
a height of 85 m.
Full and complete documentation of the new components ensures
that Vetrocom and its operations contractor OMS can continue to run
the wind turbines.
On 20 July 2014, despite the difficult weather, the project was
completed to the client’s full satisfaction, and official acceptance of
the turbines, which were back running under full load, occurred only
a few weeks after the start of the work.
The contract had also called for Dr Walter Sucrow (Head of
Wind Power Technology) to be involved in damage assessment by
the insurer. The damaged bearings had previously been shipped in
special EAS containers to the premises of the insurance company
near Munich.
Conclusion
EAS was the first company to install the new-generation bearings
and use innovative methods and equipment including
• newly designed mounting racks
• bolt torquing methods and torques for all 180 bolts in the area of
the two rotary joints
• special discs
• state-of-the-art tools
• special aids
and careful planning, a convincing health & safety concept and
experienced and dedicated staff to deliver a perfect result.
Close and professional cooperation with the owner/operator
Vetrocom and all companies involved in the project played a great
part in bringing this project to a successful conclusion.
Gemeinschaftskernkraftwerk Grohnde
Austausch der Generator-Hilfssysteme
Am 1. Februar 1985 nahm das Gemeinschaftskernkraftwerk Grohnde (KWG)
den kommerziellen Betrieb auf. Die Anlage erzeugt eine elektrische Nennleistung
von 1.430 MW und deckt rd. 15 % des gesamten Strombedarfs in Niedersachsen.
Im Hinblick auf eine sichere Verfügbarkeit bis Ende
2021 kommt den regelmäßigen Revisionsarbeiten im
KWG eine besondere Bedeutung zu. Im Zuge der Revision 2013 wurden unter anderem die Gasversorgungsgerüste für den Turbogenerator komplett ausgetauscht.
Die Kühlung eines Generators dieser Leistungsstärke (Typ Siemens THFF 180/76-15) erfolgt mittels
Wasserstoff (H2) und Wasser.
Die Versorgung von Generator und Primärwasserbehälter mit Wasserstoff geschieht über je ein Zusatzgerüst bestehend aus
• Druckminderer
• Sensor
• Durchflussbegrenzer
• Magnetventilen
• Kontaktmanometer
• Absperrarmaturen
Ende 2012 erhielten die EAS-Geschäftsbereiche Maschinentechnik und Apparate-/Kesseltechnik den Auftrag zur Fertigung und Montage der neuen Gerüste für
die Gasversorgungsanlage einschließlich aller damit
verbundenen Engineering-Leistungen. Die Generatorhilfssysteme waren während des geplanten Stillstands
vom 6. April bis zum 8. Mai 2013 wieder einzubinden
und in Betrieb zu nehmen.
Der geplante Austausch bezog sich auf folgende
Systeme:
• H2-Zentralversorgungsgerüst - Generator
• H2-Zentralversorgungsgerüst - Primärwasserversorgung
• H2-Flaschengerüst
• H2-Befüllgerüst inkl. Einbindung von Konzentrationsmessgeräten neuster Baureihe
• Einbau/Einbindung neuer Gastrockner
• Demontage CO2-Inertiesierung
• Montage Argonisierungs- und Argonflaschengerüst
Aufgrund der kurzen Vorlaufzeit für die Vorfertigung
lag die Herausforderung insbesondere in der Identifizierung und fristgemäßen Beschaffung aller Ventile,
Druckminderer und Filter. Teilweise war dabei eine
Lieferzeit von bis zu acht Wochen zu berücksichtigen.
Ventile, die nicht mehr lieferbar waren, mussten durch
andere, bereits spezifizierte Ventile ersetzt werden.
Für die Vorfertigung der neuen Gerüste erfolgten
zunächst exakte Maßaufnahmen (Isometrien) der
alten Gerüste in der Anlage (Bild 1). Anhand dieser
Maßaufnahmen wurden die Materialauszüge für die
einzelnen Gerüste erstellt. Alle Materialien wurden bei
Anlieferung durch den KWG-Materialeingang geprüft
und durch eine Schlüsselnummer identifiziert.
Die von der Apparate-/Kesseltechnik erstellten technischen Unterlagen für die Vorfertigung umfassten im
Wesentlichen
• Fertigungsisometrien der einzelnen Rohrleitungsabschnitte und Grundrahmen
• Berechnung
• Detail-Engineering
• Erstellung einer 3D-Darstellung der zu fertigenden
Komponenten (Bild 2)
• Stücklisten der einzelnen Rohrleitungsabschnitte
• Bauprüffolgepläne der Rohrleitungsabschnitte
• Dokumentationsbeiblatt der Rohrleitungsabschnitte
zur Schweißnahtüberwachung
Diese Unterlagen wurden der KWG-Qualitätssicherung
zur bauseitigen Vorprüfung zur Verfügung gestellt. Im
Anschluss daran konnte mit der Fertigung der einzelnen Rohrleitungsabschnitte zu den unterschiedlichen
Gerüsten begonnen werden (Bilder 3, 4). Die Möglichkeit, die Fertigung vor Ort vorzunehmen, führte zu
einer zügigen und optimierten Abwicklung.
Bild/Fig. 1
Journal 11
Joint venture power plant in Grohnde
Replacement of generator auxiliary systems
The joint venture power plant in Grohnde (KWG) started commercial operation
on 1 February 1985. It has a rated capacity of 1,430 MW and meets some 15 % of
total electricity demand in Lower Saxony.
Given the need to ensure full availability of the power
plant until the end of 2021, regular inspections and
overhauls are of crucial importance. The systems
and components to be replaced as part of the 2013
overhaul included the supply piping to the
turbogenerator.
Generators of the size used at Grohnde (Siemens
THFF 180/76-15) are cooled using hydrogen (H2) and
water.
The generator and the primary water tank are
supplied with hydrogen via two piping systems
each comprising
• a pressure reducing valve
• a sensor
• a flow regulator
• solenoid valves
• a contact pressure gauge
• block valves
In late 2012, the EAS Divisions Rotating Technology
and Mechanical Technology were awarded a contract
to manufacture and install the new piping for the
gas supply system, including all related engineering
services. The generator auxiliary systems had to
be reconnected and restarted during the planned
shutdown from 6 April to 8 May 2013.
The scope of work included the following:
• central H2 supply piping to generator
• central H2 supply piping to primary water system
• H2 cylinder system
• H2 filling system incl. tie-in of a new-generation
hydrogen concentration measuring instrument
• installation/integration of new gas dryers
• disassembly of inert gas system (CO2)
• installation of argon supply piping and argon cylinder
system
Given the short lead time for the prefabrication, the
main challenge was to identify and ensure on-time
delivery of all necessary valves, pressure reducers and
filters. Some of the components had delivery times of
up to eight weeks. Valves that were no longer available
had to be replaced by other valves for which the
specifications had already been provided.
Before prefabrication of the new piping could start,
the exact dimensions of the existing systems had to
be determined, which was done based on isometric
drawings (Fig. 1). From these isometrics the bills
of quantities were produced. All materials were
checked by KWG on arrival and given a key number for
identification.
Fig./Bild 2
Bild/Fig. 3
Bild/Fig. 4
Bild/Fig. 5
Anhand der von der Apparate-/Kesseltechnik
erstellten Bauprüffolgepläne kontrollierte die vom
KWG beigestellte Bauüberwachung die einzelnen
Fertigungsschritte (Bild 5).
Durch den Umbau von Rohrleitungen konnte ein
Konzentrationsmessgerät neuster Baureihe (Siemens)
in das Füllgerüst implementiert werden (Bilder 6, 7).
Die Stumpfnähte der einzelnen Rohrleitungsabschnitte und der Verbindungsnähte wurden einer
100-prozentigen RT-/PT-Prüfung unterzogen. Im gesamten Vorfertigungs- und Revisionszeitraum wurden ca.
745 Nähte geschweißt. Die Quote der nachzubearbeitenden Schweißnähte lag bei < 1,5 %.
Alle erforderlichen Maßnahmen zum Austausch der
Generator-Hilfssysteme konnten in den vorgegebenen
Zeitrahmen eingebunden und das Projekt, Dank der
zielgerichteten Zusammenarbeit der EAS-Geschäftsbereiche Maschinentechnik und Apparate-/Kesseltechnik, planmäßig abgeschlossen werden.
Journal 13
Fig./Bild 6
Fig./Bild 7
The technical documents prepared by Mechanical
Technology for prefabrication essentially included
• fabrication isometrics of the individual piping sections
and the base frames
• calculation
• detail engineering
• a 3D representation of the components to be
manufactured (Fig. 2)
• items lists for each of the piping sections
• installation inspection plans for each of the piping
sections
• supplementary sheets for pipe weld inspections
These documents were made available to KWG Quality
Assurance for up-front inspection on site by the
building contractor.
After that, fabrication of the individual piping
sections for the various systems could commence
(Fig. 3, 4). Being able to manufacture the systems on
site ensured a quick and efficient process.
Based on the inspection schedules prepared by
Mechanical Technology, the construction supervisor
provided by KWG monitored the individual steps of the
fabrication process (Fig. 5).
The modification of the piping system allowed a
new-generation H2 concentration measuring instrument
(Siemens) to be integrated into the H2 filling system
(Fig. 6, 7).
The butt welds of each of the piping sections and
the connecting welds underwent full X-ray and dye
penetration testing. Throughout the prefabrication and
overhaul period, some 745 welds were made.
The percentage of welds requiring re-welding after
inspection was below 1.5 %.
Thanks to the targeted approach and the close and
constructive cooperation among the EAS Divisions
Rotating Technology and Mechanical Technology, the
work to replace the generator auxiliary systems was
delivered on time and the overhaul completed according
to schedule.
Kraftwerk Staudinger Block 5
Auf dem Weg zur Wieder-Inbetriebnahme
Nach einem schweren Schaden im Mai 2014, verursacht durch eine Leckage
im Wasser-Dampfkreislauf des Kesselhauses, bleibt der leistungsstarke Block 5 im
Kraftwerk Staudinger bis zu seiner Wiederherstellung außer Betrieb. Die Vorbereitungen
für die anstehenden Reparaturmaßnahmen sind inzwischen abgeschlossen.
Der Kraftwerksblock mit einer Nettoleistung von 510
MW wurde 1992 in Betrieb genommen und erzeugt
elektrische und thermische Energie. Eine KlärschlammMitverbrennungsanlage leistet seit 2004 einen nicht
unerheblichen Beitrag zum Umweltschutz.
Jährlich werden rd. 60.000 Tonnen Klärschlamm aus
den umliegenden Kommunen übernommen, in einem
aufwändigen Verfahren dem Hauptenergieträger Steinkohle beigemischt und der Verbrennung zugeführt.
Auf diese Weise wird ein Abfallprodukt nicht nur
umweltgerecht entsorgt, sondern gleichzeitig energetisch genutzt.
Voraussetzungen für die Instandsetzung
Für die erforderlichen Reparaturarbeiten in der Anlage
musste zunächst eine Basis geschaffen werden, die
umfangreiche Demontage- und Aufräumarbeiten beinhaltete. Im Wesentlichen handelte es sich um den
Abbau und die fachgerechte Entsorgung von rd. 200
Tonnen Stahlschrott und die Entfernung der Betondecke. Den Zuschlag für diesen Auftrag erhielt der EASGeschäftsbereich Apparate- und Kesseltechnik.
Nach sorgfältiger Termin- und Einsatzplanung und
Durchführung aller notwendigen Sicherungsmaßnahmen auf der Baustelle, wurden die Arbeiten vereinbarungsgemäß am 1. Juli aufgenommen.
EAS koordinierte die einzelnen Arbeitsschritte und
stellte die Bauleitung, die Fachbauleiter für den zweischichtigen Einsatz an sieben Tagen in der Woche, eine
versierte Montagemannschaft für die Schweiß- und
Schneidearbeiten sowie eine Sicherheitsfachkraft.
Spezialisten, wie z. B. Höhenkletterer, wurden ebenso in den Gesamtablauf eingebunden wie Fremdfirmen für Kranarbeiten, Transporte und die abschließende Reinigung der Baustelle.
Bei Demontagen dieser Größenordnung und vornehmlich unter den schwierigen Bedingungen in diesem speziellen Fall, kommt der strikten Einhaltung
aller Sicherheitsvorschriften eine ganz besondere
Bedeutung zu.
Quelle/Source: E.ON
Tägliche Baustellenbegehungen der Führungsverantwortlichen mit den Sicherheitsfachkräften und den
AVOs sowie das umsichtige Verhalten der Mannschaft
zeigten Wirkung: Bis auf eine Verletzung waren keine
Unfälle zu verzeichnen.
Erster Meilenstein erreicht
Die langjährige Erfahrung der eingesetzten EASMitarbeiter und die sehr gute Zusammenarbeit mit
dem Kraftwerk, ETG und der Flotte führten zu einer
fristgerechten und ordnungsgemäßen Ausführung der
Demontage und aller damit verbundenen Leistungen.
Bei der Abnahmebegehung am 28. Juli, gemeinsam
mit den Verantwortlichen des Kraftwerks und der
Projektleitung, wurden in Block 5 keine Störkanten
mehr festgestellt.
Damit ist der Weg frei für die nachfolgenden Montagearbeiten im Stahlbau.
Journal 15
Unit 5 at Staudinger power plant
Preparing for recommissioning
In May 2014, a water/steam circuit leak in the boiler house
caused some serious damage at the Staudinger power plant.
As a result, unit 5 of had to be taken off the grid.
Preparations for the repair work have now been completed.
The 510 MW unit commissioned in 1992 generates both
electricity and heat. In 2004, a sludge co-combustion
system was put into service, which significantly
reduces the plant's environmental footprint.
Every year some 60,000 of sludge collected from
neighbouring communities is mixed with hard coal the main energy source - in a complex process for
combustion. This way, a waste product is not only
properly disposed of but actually used to generate
energy.
Up-front work
To allow the repairs to go ahead, it was necessary
to make extensive preparations which included
significant dismantling and clean-up work. This
essentially meant properly disposing of some 200
tonnes of scrap steel and removing the concrete
ceiling. The contact for this work was awarded to the
Mechanical Technology Division of EAS.
After careful planning and scheduling and with all
safety precautions taken on site, the work started on 1
July as agreed.
EAS coordinated the project phases and provided
the construction manager, the specialist engineers for
two-shift work on seven days a week, a skilled team for
the welding and cutting work, and a safety engineer.
Other experts such as industrial abseiling specialists
and contractors for crane services, haulage of heavy
loads and final clearing and cleaning of the site were
also integrated into the process.
For dismantling projects of this size carried out
under the difficult conditions encountered at the site,
strict compliance with safety regulations is of utmost
importance.
Daily site inspections by the management together
with the safety officers and the responsible on-site
representatives of the partner companies as well as
the prudent and cautious behaviour of the entire team
proved very effective: there were no accidents except
for one minor injury.
First milestone reached
The long-standing experience of the EAS staff
dispatched to site and the close cooperation between
the power plant, ETG and the fleet ensured that
the dismantling work and all related services were
completed on time and in a proper manner.
The final acceptance inspection carried out by
the project management together with the power
plant’s representatives on 28 July confirmed that all
protruding edges in unit 5 had been eliminated. This
cleared the way for the structural steel assembly
operations that followed.
Spezialgebiet Tauchen
Facharbeiten unter Wasser erfordern darauf ausgerichtete Maschinen und Geräte
für alle anfallenden Arbeiten, besonders aber ein Team mit doppelter Ausbildung.
Die Experten im Fachbereich Hydro Power verfügen neben ihrer fachlichen
Qualifikation über eine professionelle Taucherausbildung.
Langjährige Erfahrung und Fachkompetenz stehen ebenso im Fokus
wie ein angepasstes Sicherheitskonzept und eine Ausrüstung auf
hohem Qualitätsstandard.
Zertifizierungen und Qualifizierungen
• Sicherheitsstandard nach SCC
• geprüfte Taucher
• LKW-, Stapler- und Kranscheine
• E.ON-konforme Bootsscheine
• TÜV-geprüfte Werkzeuge
Leistungen
(Fachbetrieb nach Wasserhaushaltsgesetz / WHG)
• Inspektion
• Zustandsbeurteilung
• Instandhaltung
• Reparatur
Tätigkeitsbereiche
• Montage-/Demontage
• Reinigungs- und Absaugarbeiten
• Dammtafeln setzen/Dichtungsarbeiten
• geprüfte Schweißarbeiten
• thermisches Brennen und Schneiden
• Bergungen und Hebeballonarbeiten
• Betonagen
• Hydraulikarbeiten
- Kernbohren
- Flexen
- Bohren
- Schneiden
- Betonabbruch
• Tauchgeräte-Prüfungen
• Bauwerksuntersuchungen und Dokumentation
Werkzeuge und Arbeitsmittel
HD-Reiniger
mit diversen Reinigungsaufsätzen
Falch 300 bar
Spechtenhauser-Spülpumpe
Geeignet zum Freispülen von
Dammtafelnischen oder zum
Absaugen von Feinsedimenten
HD-Reiniger / HP cleaner
Journal 17
Professional diving
Underwater work requires specialist tools and machinery and
above all a team with dual qualifications. The experts in the
Hydro Power Department not only have a technical background
but are also professional divers.
The focus is on what matters most: extensive practical experience
and specialist expertise, a customised safety concept and
equipment that meets high quality standards.
Certificates and qualifications
• Safety standards according to the SCC certificate
• Diver certificates
• HGV, forklift and crane driving licenses
• E.ON-compliant boating licenses
• TÜV-certified tools
Services
(Specialist contractor in accordance with the German Water
Resources Act / WHG)
• Inspections
• Condition assessments
• Maintenance
• Repairs
Activities
• Assembly/disassembly work
• General cleaning and suction cleaning work
• Installation of stop logs / sealing work
• Certified welding work
• Thermal (torch) cutting
• Salvage and lifting balloon work
• Concrete work
• Hydraulic work
- Core drilling
- Angle grinder work
- Drilling
- Cutting
- Concrete demolition work
• Diving equipment testing
• Structural investigations incl. documentation
Tools and equipment
HP cleaner
with various cleaning attachments
Falch, 300 bar
Oberstes Gebot: Sicherheit!
Alle Einsatzfahrzeuge sind auf höchstem Sicherheitsniveau ausgerüstet. Erste-Hilfe-Koffer, Sauerstoff-Notversorgung und Defibrillator gehören selbstverständlich dazu.
Kompressor und Luftbatterie
Flygt-Baggerpumpe
Gewichtca. 370 kg
Leistung300 m3/Std.
Stromanschluss 63 A
Rohrleitung
- Durchmesser
300/150 cm
- Länge100 m
Hydraulische Werkzeuge
1Schremmhammer
2Kernbohrgerät
3Wasserpumpe
4Schlagschrauber
5Schlagbohrmaschine
6 Säge (Holz/Beton)
7Flex
8 Aggregate und div. Zubehör
Flygt-Baggerpumpe
Flygt pump excavator
UW-Schweißen
nach DIN EN ISO 15618-1
UW-Brennschneiden
mit thermischen Brennelektroden unter Zugabe von technischem
Sauerstoff und Strom. Mit dieser Technik kann nahezu jedes Metall
durchtrennt werden.
Arbeiten unter Wasser - an Stauvorrichtungen, Wehranlagen
oder in Kanälen - werden mit einer schlauchgebundenen Taucherausrüstung ausgeführt. Über eine Gegensprechanlage im Helm
hält der Taucher ständig den Kontakt zu den Kollegen an Land.
Der Tauchschlauch hat eine Zugkraft von rd. 3,5 t und dient nicht
nur der Zuführung von Atemluft, sondern auch der Sicherheit.
Professionelle und zuverlässige Leistungen, mit Sicherheit erbracht - dafür steht das Expertenteam im Fachbereich Hydro
Power.
Journal 19
UW welding
according to DIN EN ISO 15618-1
Spechtenhauser flushing pump
Ideal for cleaning stop log niches
and removing fine sediments
UW cutting
using thermal electrodes in combination with technical oxygen
and electric power. This technology allows just about all materials
to be cut.
Compressor and air battery
Flygt pump excavator
Weight
approx. 370 kg
Capacity
300 m3/h
Rating
63 A
Piping
- Diameter
300/150 cm
- Length
100 m
Hydraulic tools
1 Hydraulic hammer
2 Core drill
3 Water pump
4 Impact wrench
5 Impact drill
6 Saw (wood/concrete)
7 Angle grinder
8 Assemblies with various accessories
Hydraulic tools / Hydraulische Werkzeuge
Spechtenhauser flushing pump
Spechtenhauser-Spülpumpe
Safety first at all times
The equipment carried by each vehicle meets the highest of
safety standards. It includes a first aid kit, an emergency oxygen
supply and a defibrillator as a matter of course.
Underwater work on damming structures, weirs and inside canals
is carried out using hose diving equipment. The diving helmet
is fitted with an intercom system for the diver to communicate
with his colleagues on the shore. The diving hose has a tensile
strength of about 3.5 tonnes and is not just used to supply air but
also serves as a safety line.
The EAS Hydro Power experts provide professional, reliable
services of a high standard, always putting safety first.
Kraftwerk Nußdorf am Inn
Erneuerung der Rechenfelder
Seit der Inbetriebnahme in 1982 versorgt das Laufwasserkraftwerk Nußdorf
mit einer Leistung von 25,4 MW rd. 68.000 Haushalte mit elektrischer Energie.
Nach diversen Sanierungsmaßnahmen in den vergangenen Jahren waren
in 2013 die Taucher aus dem EAS-Geschäftsbereich Hydro & Wind Power im
Einsatz, um den Austausch der Rechenfelder vorzunehmen.
Jede Turbine hat zwei Einlauffelder mit je sechs Rechenfeldern. Jedes
Rechenfeld besteht aus zehn Rechenstäben und 20 Querstäben
(Zuganker) und hat eine Abmessung von 12,80 x 1,50 m und ein
Gewicht von rd. 3,2 t (Bilder 1 und 2).
Arbeitsablauf
• Ausbau der alten Rechen
• Vorbereitung der Profile zur Einstellung der neuen Rechen
• Einpassen der neuen Rechen
• Einpassen und Montage der Wandrückhalterungen
• Verschweißen der Wandrückhalterungen
• Montage der Klammern an den Fischbauchträgern
• Feinjustierung und Verschraubung des gesamten Rechenfeldes
• Verbohren der Kopfplatten
• Einkleben der GEWI-Stangen
Quelle/Source: E.ON
An jedem der 20 Querstäbe (Zuganker) wurde eine Überwurfmutter bzw. Aufnahme montiert, um später die einzelnen Rechenfelder miteinander zu verbinden.
Zusätzlich wurden die Rechenfelder viermal mit M 20 Gewindestangen verschraubt (Bild 3).
Bild/Fig. 3
Die Standflächen der Rechenfelder mussten dem Untergrund
(U-Profil) angepasst werden (Bild 4). Dazu war ein mehrmaliger
Ein- und Ausbau erforderlich, um entsprechende Nachbesserungen vorzunehmen.
Bild/Fig. 1
Journal 21
Nußdorf am Inn run-of-river power plant
Renewal of trash rake systems
Ever since it was first commissioned in 1982, the 25.4 MW run-of-river
power plant at Nußdorf am Inn has been supplying electricity to some
68,000 homes. In 2013, after a number of rehabilitation projects carried
out over the years, divers from the EAS Hydro & Wind Power Division
were called in to replace the trash rake systems.
Each turbine has two intakes. Each intake is equipped with six
rakes made of ten rake bars and 20 cross bars (tension rods). The
rakes are sized 12.80 x 1.50 m and weigh around 3.2 t each (Fig. 1
and 2).
Work sequence
• Remove old rakes
• Prepare profile section supports for new rakes
• Fit new rakes
• Fit / assemble rear wall supports
• Weld rear wall supports
• Install mounting brackets on fish belly support base
• Adjust position and bolt entire rake system
• Pre-drill top end plates
• Glue threaded rods into place
Each of the 20 cross bars (tension rods) was fitted with a union
nut or mounting aid to be able to connect the rake systems with
each other. In addition, the rake systems were bolted together in
four places using M 20 threaded rods (Fig. 3).
The bottom of each rake system had to be adapted to the
bottom surface (U-shaped profile) (Fig. 4). This required the rake
systems to be removed and re-installed several times to be able
to make the necessary corrections.
Using various mounting aids the side wall supports were
correctly positioned and centred. The side rake systems were
temporarily put in place, centred and tack-welded and then
removed once again to allow the supports to be welded on in
three layers (Fig. 5, 6, 7).
Fig./Bild 2
Fig./Bild 4
Bild/Fig. 5 Vorbereitung zum Einschweißen der seitlichen Halterungen
Preparations for welding the side supports
Mit diversen Einbauhilfen wurden die seitlichen Wandrückhalterungen genau positioniert und ausgemittelt. Die Randrechenfelder wurden zunächst provisorisch eingebaut, ausgemittelt und
angeheftet und anschließend wieder demontiert, um die Halterungen dreilagig zu verschweißen (Bilder 5, 6, 7).
Bild/Fig. 6 Fertig verschweißte Wandrückhalterung
Fully welded wall supports
Im nächsten Schritt stand der Einbau der Rechenrückhalterungen am unterem Fischbauchträger auf dem Plan (Bild 8).
Bei der Endmontage wurden die Bohrkerne gezogen (Bild 9)
und die GEWI-Stangen eingeklebt (Bild 10).
Nach diversen abschließenden Arbeiten war das Kraftwerk
Nußdorf mit neuen Rechenfeldern zum Schutz der dahinter
liegenden Turbinenanlage ausgerüstet.
Bild/Fig. 7 Endgültige Montage der Randrechenfelder
Final installation of the side rake systems
Journal 23
Fig./Bild 8 Detail view of fish belly support base / retaining anchor
Detailansicht Fischbauchträger/Rückverankerung
The next step then was to install the rake retainers on the
bottom fish belly support (Fig. 8).
Final assembly then included pulling the drill cores (Fig. 9) and
gluing the threaded rods into place (Fig. 10).
Fig./Bild 10
After several final activities, the new trash rake systems at
the Nußdorf power plant were put into service to protect the
downstream turbines.
Fig./Bild 9
Thyssen Schachtbau
Dreifacher Weltrekord in Wolgograd
Im Jahr 2009 begann für die EAS das „Abenteuer Russland“ mit der Lieferung und
Montage einer maßgeschneiderten Messtechnik zur Überwachung des Gefrierprozesses
an einem Schacht. Für diese Aufgabe bestellte uns die Thyssen Schachtbau GmbH,
einer der Weltmarktführer für das Teufen und Errichten von Schächten.
Das Herzstück der Gefrierprozessüberwachung war und ist die
von EAS errichtete Container-Messwarte. Hier laufen ständig ca.
3.400 Messwerte auf, die sowohl visualisiert als auch archiviert
werden. Von der Messwarte aus werden sämtliche Pumpen und
Gefriermaschinen gesteuert und geregelt (Bild 1).
Zur Messung der Gebirgstemperatur setzten wir vier speziell
für diesen Anwendungsfall entwickelte faseroptische Temperaturmessungen in vier Temperaturmessbohrlöchern ein. Damit
waren wir in der Lage, die Temperatur des Erdreiches je Meter zu
messen. Bei einer Tiefe von 540 m bedeutete das insgesamt 2.160
Temperaturmessungen (s. Journal Nr. 15).
Aufgrund dieser engmaschigen Temperaturmessung konnte
Thyssen Schachtbau eine erheblich genauere Frostkörperberechnung durchführen. Das Gefrieren des Gebirges erfolgte durch das
Zirkulieren eines Kälteträgers. Der Gefrierprozess lief mit einer
Vorlauftemperatur von minus 38 °C.
Nach 2,5 Jahren mit einem 24 Stunden-Betrieb war es dann so
weit; die Gefrierschachtteufe von 540 m wurde erreicht und die
Gefriermaschinen konnten abgestellt werden. Im Schutze des
Frostpanzers konnte bis zu einer Teufe von 540 m ein zylindrischer Hohlraum mit einem Durchmesser von 8 m im Erdboden
erstellt werden. Die Messwarte und die von EAS eingesetzte
Messtechnik arbeitete über den gesamten Zeitraum äußerst
zuverlässig und präzise.
Nach Abschluss dieser Arbeiten wurden die Gefriermaschinen
und die Pumpen zur Förderung des Kälteträgers abgeschaltet. Sie
sollten künftig für andere Aufgaben eingesetzt werden.
Fortsetzung
Aufgrund des erfolgreichen Gefrierprozesses erhielt Thyssen
Schachtbau den Auftrag, zwei weitere Schächte der Bergwerksanlage zu gefrieren: Skipschacht 2 und Serviceschacht. Natürlich
lag es auf der Hand, dass man bereits eingesetztes Equipment
der EAS erneut nutzen wollte. Allerdings war die ursprüngliche
Messwarte aufgrund der Leistungsfähigkeit und Dimensionierung
nicht in der Lage, zwei Schächte zeitgleich zu überwachen.
Außerdem sollten diese beiden neuen Schächte nun bis zu einer
Tiefe von 830 m gefroren werden.
Was war passiert?
Unterstellen wir gleiche geologische Zustände bei den Schächten,
die in einem Abstand von 150 m zueinander liegen, so kommt
zwangsläufig die Frage auf, warum Skipschacht 1 bis zu einer
Tiefe von 540 m gefroren wurde und die weiteren Schächte bis zu
830 m?
Mittlerweile hatte man am Skipschacht 1 unterhalb der 540 m
weiter geteuft, da die eigentliche Schachtendteufe 1.200 m betragen sollte. In einer Tiefe von ca. 570 m traten unvorhergesehene
große Mengen Wasser in den Schacht ein, die nur unter größten
Anstrengungen gestoppt werden konnten.
Vor dem Start des Projekts lagen keine Informationen über
diese noch tiefer liegenden Wasserhorizonte vor. Der Wassereinbruch in Skipschacht 1 hatte nun zur Folge, dass die beiden Nachbarschächte direkt bis zum tiefsten Wasserhorizont bei 830 m
projektiert wurden.
Bild/Fig. 1
Journal 25
Thyssen Schachtbau
Three world records in Volgograd
For EAS, the „Russian Adventure” began in 2009 with the supply and assembly
of tailor-made instrumentation used to monitor the freezing process in a shaft.
We were appointed by Thyssen Schachtbau GmbH, a world market leader in
shaft sinking and construction.
At the heart of the system used to monitor the freezing process
was and is the containerised control room set up by EAS. This is
where around 3,400 measurements are continuously captured,
visualised and archived. All pumps and freezing machines are
controlled and regulated from the control room (Fig. 1).
To measure the temperature in the rock we deployed four
fibre-optic
temperature
measurement
systems
specially
developed for this application in four temperature measuring
wells. This allowed us to measure the soil temperature metre
by metre, making for a total of 2,160 measurements at a depth of
540 m (see Journal No. 15).
This dense temperature measurement setup enabled Thyssen
Schachtbau to calculate the ice wall far more accurately. The rock
was actually frozen by circulating a refrigerant, and the freezing
process ran at a feed temperature of minus 38 °C.
After two-and-a-half years of 24/7 operation we finally made it!
The frozen shaft depth of 540 m was reached and the freezing
machines could be turned off. Under the shelter of the ice wall, a
cylindrical cavity 8 metres across could now be sunk in the soil to
a depth of 540 m. Throughout this entire period both the control
room and the instrumentation used by EAS functioned extremely
reliably and accurately.
On completion of this phase the freezing machines and the
pumps used to circulate the refrigerant were turned off, ready to
be used for other tasks in the future.
Continuation
On the strength of its successful freezing process Thyssen
Schachtbau were contracted to freeze two more shafts at the
mine: skip shaft 2 and the service shaft. There was obviously a
desire to re-use the EAS equipment which had already proven so
effective. However the original control room’s size and capacity
meant it would be unable to monitor two shafts at the same time.
Plus these two new shafts would have to be frozen to a depth of
830 m.
What had happened?
If we assume that the same geological conditions exist in the
shafts which are located 150 m apart, the question naturally arises
why skip shaft 1 was frozen to a depth of 540 m and the other
shafts to 830 m?
In the meantime, sinking of skip shaft 1 had continued
beneath the 540 m level with a view to achieving the operator’s
target depth of 1,200 m. Significant quantities of water had
then unexpectedly entered the shaft at around 570 m and major
efforts were needed to stop this.
No information about this lower lying aquifer had been
available before the project started. As a result of the water influx
in skip shaft 1, the two neighbouring shafts were designed to be
sunk as far as the deepest aquifer at 830 m.
Scope of work for EAS
• Supply, install and commission complete instrumentation and
control for skip shaft 2 as well as fibre-optic temperature
measurement in 4 temperature measuring wells to a depth of
830 m
• Supply, install and commission complete instrumentation and
control for the service shaft as well as fibre-optic temperature
measurement in 4 temperature measuring wells to a depth of
830 m
• Supply, install and commission a fibre-optic temperature
measurement system in 4 temperature measurement wells
to a depth of 830 m and reinstate the existing flow meters
and thermocouples to 44 additional wells located at a greater
diameter around skip shaft 1.
These tasks proved to be extremely challenging both for our
clients Thyssen Schachtbau and for EAS. The mere fact that – for
the first time anywhere in the world – the soil would have to be
frozen continuously from ground level to a depth of 830 m meant
a world record - not just once but three times.
Fig./Bild 2 - Team Thyssen Schachtbau/EAS
Aufgabenstellung für die EAS
• Lieferung, Montage und Inbetriebnahme der kompletten
Messtechnik und Steuerung von Skipschacht 2 sowie faseroptische Temperaturmessung in 4 Temperaturmessbohrlöchern
bis zu einer Tiefe von 830 m
• Lieferung, Montage und Inbetriebnahme der kompletten
Messtechnik und Steuerung des Serviceschachtes sowie faseroptische Temperaturmessung in 4 Temperaturmessbohrlöchern bis zu einer Tiefe von 830 m
• Lieferung, Montage und Inbetriebnahme der faseroptischen
Temperaturmessung in 4 Temperaturmessbohrlöchern bis zu
einer Tiefe von 830 m und erneuter Einbau der vorhandenen
Durchfluss- und Temperaturmessungen nach zusätzlichen
44 Bohrungen im größeren Durchmesser um Skipschacht 1
herum.
Die o. g. Aufgaben stellten sowohl unseren Auftraggeber Thyssen
Schachtbau als auch die EAS vor extrem anspruchsvolle Aufgaben.
Schon die Tatsache, dass erstmalig weltweit von übertage bis
zu einer Tiefe von 830 m durchgehend gefroren werden sollte,
bedeutete Weltrekord - und das gleich dreimal.
Technik und Ablauf
Fertigung im Technikum am EAS-Standort:
• Zwei Messwarten in Container-Bauweise 20ft mit jeweils drei
integrierten Schaltschränken für die zentrale Einspeisung der
Messeinrichtungen, die Steuerung und die faseroptischen
Controller
• Zwei vollwertige Büroarbeitsplätze mit Doppelmonitor zur
Überwachung des Gefrierprozesses
• Programmierung aller prozessrelevanten Parameter mit der
Steuerung der Umwälzpumpen über Frequenzumrichter (Bild 3)
• Archivierung und Visualisierung sämtlicher Messwerte
• SMS-Alarmierung via Modem an den Baustellenverantwortlichen
• Remote-Zugriff auf die verbaute PCS 7-Steuerung
• Kälteleistungs- und Kältearbeitsberechnungen einzelner Verbraucher und Stränge
Bild/Fig. 3 - Stefan Thier, Richard Kock
Bild/Fig. 4 - Clients, Server, Engineeringstation
• Konfiguration der gesamten benötigten Sensorik inklusive
- 90 Stück Durchflussmesser
- 104 Stück Pt100 Temperaturfühler
- 16 Stück Trockenlaufschutz
- 2 Stück Radar-Füllstandsmessungen
- 30 Stück Druckmessungen
- 8 Stück faseroptische LWL-Sensoren.
Zusätzlich wurden
• 7 Stück Analoganzeigen in Verteilerboxen
• 2 Stück Telekommunikationsanlagen
• 10 Stück Referenztemperaturfühler mit 100 m Länge
auf Kabeltrommeln
• 8 Ablassvorrichtungen für LWL
• 2 Stück RIO-Schränke
• 6 Stück EMSR-Schränke gefertigt.
Dazu kam im weiteren Verlauf des Projekts noch ein Touchpanel
zur Überwachung eines einzelnen Gefrierkreises.
Für die Fertigung wurde eigens eine Container-Zeltdachkonstruktion im Technikum aufgestellt, um bei jeder Witterung mit
dem Messwartenbau fortfahren zu können (Bild 5).
Nach erfolgreichem Einbau und Inbetriebnahme der gefertigten Anlagen vor Ort (sechs Montageeinsätze in Kotelnikovo),
befinden sich die Anlagen jetzt im vorübergehenden Endausbau.
Journal 27
Equipment and workflow
Production at the EAS Technikum included:
• Two 20ft containerised control rooms, each with three integrated
switchgear panels for a central supply to the instrumentation,
control system and fibre-optic controllers
• Two complete office workstations with a dual monitor for
supervising the freezing process
• Programming of all process-relevant parameters, with the
refrigerant pumps controlled by frequency converters (Fig. 3)
• Archiving and visualising all measurements
• SMS alarm signalling by modem to the site manager
• Remote access to the installed PCS 7 controller
• Refrigeration capacity/energy calculations for individual loads
and lines
• Configuration of all sensor requirements including
- 90 flow meters
- 104 Pt100 temperature sensors
- 16 dry run protectors
- 2 radar fill level meters
- 30 pressure gauges
- 8 sensors for optical fibre links.
Fig./Bild 7 - Automation cabinets/Automatisierungsschränke
Fig./Bild 5 - Hermann Koch, Raphael Albers, Karsten Pankoke
We also supplied
• 7 analogue displays in distribution boxes
• 2 telecommunication systems
• 10 reference temperature sensors 100 m long on cable drums
• 8 Descender frames for optical fibre links
• 2 RIO panels
• 6 I&C panels.
A touch panel for monitoring a single freezing circuit was also
added as the project progressed.
A special container tent roof structure was set up at the EAS
Technikum to ensure that construction of the control room could
proceed whatever the weather (Fig. 5).
Following the successful installation and commissioning of
the finished systems on site (six installation visits to Kotelnikovo),
these systems are now in their provisional final configuration.
Final project stage
All shafts (skip shafts 1, 2 and service shaft) are currently in the
process of freezing. As described above, a second freezing circuit
with a larger diameter has been installed on skip shaft 1 (Fig. 8),
and this now freezes to a depth of 830 m (Fig. 9).
In short, there are now 3 containerised control rooms located
in Kotelnikovo/Volgograd from which we monitor more than
10,500 measurements taken by EAS equipment.
Fig./Bild 6 - Loading of the control room/Verladung der Messwarte
Bild/Fig. 8
Bild/Fig. 9
Endausbau
Derzeit sind alle Schächte (Skipschacht 1, 2 und Serviceschacht)
im Gefrierprozess. An Skipschacht 1 (Bild 8) wurde wie oben beschrieben ein zweiter Gefrierkreis mit größerem Durchmesser
erstellt, der nun auf 830 m Tiefe gefriert (Bild 9).
Summa summarum stehen aktuell 3 Container-Messwarten in
Kotelnikovo/Wolgograd. Mit diesen Messwarten überwachen wir
nun mehr als 10.500 Messungen, die ebenfalls von EAS stammen.
Wir steuern und regeln 2 Pumpenhallen mit insgesamt 28
Umwälzpumpen und 22 Gefriermaschinen mit einer Kälteleistung
von ca. 12 MW. Insgesamt 12 faseroptische Temperaturmessungen messen stetig die Gebirgstemperatur der Schächte.
Weitere Schachtanlagen sind bei Thyssen Schachtbau in Planung
und wir setzen auch hier wieder auf die bisher praktizierte sehr gute
und erfolgreiche Zusammenarbeit.
Zukünftiges Potenzial
Nach dem Gefrierprozess wird das Gebirge, je nach geologischem
Zustand, wieder aktiv aufgetaut. Dafür haben wir bereits 2012
eine maßgeschneiderte Lösung entwickelt und in der Schachtanlage Palascheskij/Perm erfolgreich umgesetzt. Wir gehen davon
aus, dass wir unseren Kunden auch hier wieder unterstützen
dürfen.
Das Team
Ohne ein schlagkräftiges Team mit der Bereitschaft, sich auf
unbekanntes Terrain zu begeben, wäre das alles nicht möglich
gewesen.
Fachbereich Messtechnik
Fachbereich Dampferzeuger und Nebenanlagen
Michael Kurkowiak
Projektleitung
Karsten Pankoke
Bauleitung und Inbetriebnahme
Richard Kock
Programmierung und Software
Rolf Hadrian
Programmierung
Raphael Albers
Konstruktion, Fertigung und Montage
Günter Burghardt
Montage und Inbetriebnahme
Stefan Thier
Alexander Seier
Hermann Koch
Journal 29
We control and regulate 2 pump buildings housing a total of 28
circulation pumps and 22 freezing machines with a total
refrigeration capacity of approx. 12 MW. A total of 12 fibre-optic
temperature measurement systems continuously measure the
rock temperature in the shafts.
Future potential
After the freezing process the rock will be actively thawed out
depending on its geological condition. We developed a tailormade solution for this task back in 2012 and have successfully
rolled it out in the Palasheski/Perm shaft complex.
We assume that we will be able to support our client once
again here too. Further shaft systems are being planned by
Thyssen Schachtbau and here again we will be counting on the
very effective and successful co-operation which has been such a
feature of our relations so far.
The team
None of this would have been possible without a powerful and
effective team willing to work on unfamiliar territory.
Measurement Technology Department
Boiler & Auxiliaries Department
Michael Kurkowiak
Karsten Pankoke
Richard Kock
Rolf Hadrian
Raphael Albers
Günter Burghardt
Stefan Thier
Alexander Seier
Hermann Koch
Project Manager
Site Manager and Commissioning
Programming and Software
Programming
Design, Manufacture and Assembling
Assembling and Commissioning
Fig./Bild 10 - Karsten Pankoke, Alexander Seier, Stefan Thier, Michael Kurkowiak, Raphael Albers, Günter Burghardt
Neue Ergebnisse zum Anlassverhalten des T24
zwischen 200 °C und 700 °C
Die Interpretation bezüglich Betriebsverhalten und Reparaturvarianten
Zwischen 2005 und 2007 wurden mehrere neue Kohle-gefeuerte
Kraftwerksprojekte in Zentraleuropa gestartet beziehungsweise
initiiert. Das war nicht nur der Startpunkt einer herkömmlichen
Investition; es war auch der Beginn einer neuen Kraftwerksgeneration, der 600/620 °C-Bensonklasse. Mit dem Anstieg der Endtemperaturen im Wasserdampfkreislauf fand auch ein Anstieg
der Endtemperaturen in der Membranwand statt. Deshalb wurde
entschieden, den neu qualifizierten Werkstoff T24 einzusetzen.
Der T24 ist ein warmfester Stahl, auch bezeichnet als
7CrMoVTiB10-10 (1.7378). Unter mechanischen, physikalischen und
chemischen Lasten zeigt der Werkstoff das gleiche Verhalten wie
der T23. Trotz einer umfangreichen Qualifizierung traten am T24
verschiedene Schädigungen im Bereich der Schweißnaht und
dabei insbesondere im Bereich der Wärmeeinflusszone (WEZ) auf.
Es wurden verschiedene Ursachen für die Schädigungen diagnostiziert. Eine wesentliche war die Gefügeausbildung in der WEZ.
Diese schweißtechnologisch typischen Veränderungen erhöhen
die Spannungsrisskorrosion-(SpRK)-Empfindlichkeit) durch hohe
Zugeigenspannungen, Gefügeausbildung und geringere Duktilität
[1, 2].
Ein Teil der technischen Lösung zur Vermeidung weiterer
Schäden durch die SpRK war die Spannungsarmglühung (SRHT)
der Membranwand im Ganzen in einem technologischen Schritt,
auch bezeichnet als „boiler heating“. Im Zuge der Umsetzung
wurde der Frage nachgegangen, welche Prozesse im Material
stattfinden, die die Sensibilität reduzieren.
Verschiedene Untersuchungen kamen zu dem Ergebnis, dass
die Reduzierung der lokalen Zugeigenspannungen und die allgemeine Homogenisierung des Spannungszustandes der Schweißnaht der Schlüssel zur Verringerung des SpRK-Risikos sind. Aus
Sicht der Materialwissenschaften ist jedoch zu vermuten, dass
weitere metallkundliche Prozesse stattfinden.
Bild 1
Vergleich verschiedener
Härtemessungen quer zu
T24-Schweißnähten
Fig. 1
Results of different
hardness measurements
across T24-welds
Um zu dieser Vermutung bzw. Frage eine technische Antwort
zu liefern, wurde ein Untersuchungsprogramm gestartet, das sich
im ersten Schritt mit der technischen Beschreibung der WEZBildung und im zweiten Schritt mit dem Anlassverhalten der WEZ
unter Verwendung von dilatometrischen und kalorimetrischen
Messmethoden beschäftigte.
Die Untersuchung zur Gefügeausbildung in der WEZ
Der Ausgangszustand des Materials war vollständig angelassen.
Es lag eine sehr feine Korngröße vor. Wie schon frühere Untersuchungen zeigten, bildete sich durch den Schweißprozess in Abhängigkeit zum Wärmeeintrag und zur Abkühlrate (t8/5 = Zeit von 800
°C - 500 °C) ein sehr komplexes Gefüge aus.
Bei diesen Untersuchungen wurden auch umfangreiche Härtemessungen ausgeführt, doch deren Interpretierbarkeit war
aufgrund des festzustellenden Streubandes nicht eindeutig. Ein
Beispiel der streuenden Messergebnisse ist auf Bild 1 zu sehen.
Entsprechend dieser Erfahrung wurde eine Untersuchung gestartet, die in größerer Präzision die Beziehung von Härte und Gefüge
an einer Beispielnaht beschreibt.
Bild 2 aus dieser Untersuchung zeigt z. B. den signifikanten
Strukturwechsel in der WEZ. Die Mikrohärte steigt bei dieser Naht
in der WEZ bis zu 394HV0.3. Bei der Bewertung dieses Wertes
ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Mikrohärte leicht höhere
Werte generiert als die Normallasten wie HV5 und HV10. In der
WEZ wurden Bainit und Indikationen von Martensit gefunden.
Aufgrund dieser Befunde wurde die Frage gestellt, in welchen
Mengenverhältnissen Bainit und Martensit in der WEZ gebildet
werden. Um diese Frage zu beantworten, war es notwendig, ein
kontinuierliches Schweiß-Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild
(S-ZTU-Diagramm) zu entwickeln.
Journal 31
New results of the tempering behavior of T24
between 200 °C and 700 °C
Their interpretation regarding service and additional repair
Between 2005 and 2007 a lot of new coal-fired power plant
projects were initiated in Germany. That was not only the start of
normal investment. It was also the start for the new class of the
600/620 °C supercritical steam generators in Central Europe. With
the increase of the end temperature in the water-steam-cycle,
there is also an increase in the end temperature of the membrane
wall. Therefore it was decided to use the qualified material T24.
The T24 is a high temperature steel equally described as
7CrMoVTiB10-10 (1.7378). For most mechanical, physical and
chemical loads it has the same behaviour as T23. But different
damage was found when using T24; this was particularly the case
in the heat affected zone (HAZ) of the weld during first
commissioning.
Different causes were investigated. One of them was the
influence of the welding process on the material structure. The
change in the HAZ could increase the stress corrosion cracking
(SCC) susceptibility by tension stress level, structure and lower
ductility [1, 2]. One part of the technical solution to prevent
additional damage was the stress relief heat treatment (SRHT) of
the complete membrane wall in one technological step also
called „boiler heating“.
The question was raised as to which processes take place
inside the material to reduce the risk. Different investigations
concluded that the reduction of the local residual tension stress
Fig. 2
Microstructure and micro
hardness of the t24-test weld;
the microsection etched with
6 % HNO3,
a) parent material in the
as-delivered conditions,
b)-d) different parts of the HAZ
Bild 2
Mikrogefüge und Mikrohärte
einer T24-Versuchsschweißung;
das Gefüge wurde mit
6 % HNO3-Säure geätzt
a) das Grundmaterial im
Anlieferungszustand,
b)-d) verschiedene Bereiche
der WEZ
and the homogenising of the stress state around the weld
provide the main cause of the reduction of SCC susceptibility.
From the point of view of material science, it was assumed
that additional mechanisms take place. In order to answer that
question, a program was started to evaluate the generation of
the HAZ structure when welding. After these investigations,
calorimetric and dilatometric measurements were performed to
identify the assumed material change.
The Investigation of the Structure Development in the HAZ when
Welding
The as-delivered condition of material is fully tempered. The grain
size is normally very fine. The welding process generates a
very complex structure related to the different heat input and
the different cooling rates (t8/5 = time from 800 - 500 °C). Many
hardness measurements were performed, but the answer was not
clear because of the scatter band. An example of the diffuse
investigation results can be seen in figure 1. Due to this fact, an
investigation was carried out to describe the relation of hardness
and material structure at the weld more precisely.
Figure 2 shows the significant change in structure of the HAZ.
The micro hardness of this test weld increases in the HAZ to
394H0.3, but take note that the micro hardness is relatively higher
than the normally used hardness scales such as HV5 and HV10.
Die Untersuchung zur Ermittlung des S-ZTU-Diagramms
Der Unterschied zwischen einem normalen ZTU- und einem S-ZTUDiagramm ist der Startzustand des Materials vor seiner Abkühlung [3]. Für ein normales ZTU-Diagramm ist es wichtig, als Ausgangsgefüge eine technisch basierte, normale, austenitische
Struktur einzustellen.
Für das S-ZTU liegt eine andere Forderung vor. Hier steht das
Nachvollziehen des nicht vermeidbaren Kurzzeit-(1-3s)-Überhitzens auf ca. 1.350 °C nahe der Fusionslinie im Vordergrund. Die
Erstellung des S-ZTU-Diagramms ist dann wichtig, wenn anzunehmen ist, dass der Unterschied der Startbedingungen sich
signifikant in der Gefügeausbildung der WEZ bemerkbar macht.
Für diese Untersuchungen wurden zwei Schmelzen mit unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten ausgewählt (aufgelistet in
Tabelle 1).
Die Bestimmung der Gefügeumwandlungen erfolgt durch die
Auswertung dilatometrischer Messungen. Jede Änderung in der
Struktur erzeugt eine Veränderung des Volumens. Das Verhalten
der Volumenveränderung in Dynamik, Zunahme, Abnahme und
das Temperaturniveau bei diesem Vorgang sind Schlüsselinformationen zur Beschreibung der Gefügetransformation.
Diese Untersuchungen wurden mit dem Schubstangendilatometer „Bähr 805 A/D” durchgeführt. Die Messauflösung liegt
bei 10nm/0.05K. Die Abmessung der zylindrischen Proben sind
Ø4x10mm. Für sehr hohe Abkühlungsgradienten wurden Hohlzylinderproben verwendet. Die Temperatur wurde mit Kontaktthermoelementen überprüft. Als Beispiel der Messungen sind
drei Abkühlungsraten in Bild 3 abgebildet.
Die Untersuchungen der beiden Schmelzen lieferten vier Haupterkenntnisse:
• Es ist praktisch unmöglich eine Struktur mit 100 % Martensit zu
erzeugen
• Martensit ist auch bei langen tt8/5-Zeiten im Gefüge noch
vorhanden
• In der WEZ ist vor allem Bainit zu finden, jedoch mit Anteilen von
Martensit
• Die Menge des Kohlenstoffgehaltes beeinflusst den Gefügeanteil
des Martensits. Der Anteil des Martensits steigt mit dem
Kohlenstoffgehalt bei gleicher tt8/5-Zeit.
Es sind signifikante Unterschiede zwischen dem normalen ZTU
und dem S-ZTU festzustellen. Hieraus erschließt sich die Notwendigkeit, das S-ZTU-Diagramm für die Interpretation der WEZ und
des anschließenden Anlassverhaltens anzuwenden.
Tabelle/Table 1
Die chemische Zusammensetzung der zwei verwendeten Schmelzen für die
S-ZTU Bestimmung
Chemical analyses of the two heats for the W-TTT-investigations
Die Beeinflussung der WEZ durch das SRHT
Die Hauptmethode, die SpRK-Sensibilität des geschweißten T24
zu reduzieren, ist die SRHT-Behandlung des Dampferzeugers, wie
schon in der Einleitung erwähnt. Die praktisch angewendeten
Temperaturen des SRHT sind deutlich niedriger als die normalen
Anlasstemperaturen. Deshalb wird vornehmlich angenommen,
dass hauptsächlich oder ausschließlich Eigenspannungen abgebaut werden.
Unter der Berücksichtigung der Hollomon-Jaffe-Betrachtung
(Parameter) wurde entschieden, dass eine Langzeit-SRHTBehandlung des Boilers für diese Temperaturen notwendig ist.
Die Temperaturniveaus variieren von Projekt zu Projekt von
460 °C bis zu 550 °C und in Zeiten von zwei bis vier Tagen.
Bereiche mit vermuteten höheren Eigenspannungszuständen
wurden mit Temperaturen von 550 °C - 600 °C über einige Stunden
lokal wärmebehandelt.
Die Versuchsreihen starteten mit den gleichen Temperaturund Zeitfeldern. Das bedeutete, es wurden Versuche mit 48hLaufzeit in den entsprechenden Temperaturfeldern angesetzt. Die
Ergebnisse dieser ersten Versuchsserie waren jedoch nicht hundertprozentig interpretierbar. Es wurden deshalb zwei weitere
Versuchsverfahren angewendet. Diese waren die dilatometrischen und die kalorimetrischen Messungen einer kontinuierlichen
Aufheizung von Proben [4].
Die Versuchsdurchführung bestand aus zwei Schritten. Im
ersten Schritt wurde die gewünschte partielle Struktur der WEZ
eingestellt. Dieser Gefügezustand wurde danach im zweiten
Schritt dem Langzeitanlassversuch (2h; 48 h) oder dem Kurzzeitaufheizversuch unterworfen.
Bild 3
Dilatometrische Messungen für verschiedene t8/5-Zeiten (0.6s, 10s und 50s)
Fig. 3
Dilatometric measurements for different t8/5-times (0.6sec, 10sec and 50sec)
Journal 33
Bainit and indications of martensite were found In the HAZ.
Due to these findings, the focus was turned to the question of
how great was the proportion of bainit and martensite that
had been generated in the HAZ. To answer that question it was
necessary to develop a welding-time-temperature-transformation
diagram (W-TTT-diagram).
The Investigation for the W-TTT-Diagram
The difference between a normal TTT-diagram and a W-TTT
diagram is the starting-point condition of the material before it is
cooled down with different cooling gradients [3]. For the normal
TTT-diagram it is important to have the technically-based
normalized austenitic structure which is necessary for the correct
structure after passing the AC1-temperature.
The W-TTT-diagram is different. The starting point is more
closely related to the unavoidable short-time (1-3sec) „over
heating“ of about 1350 °C near to the fusion-line. It means if the
steel could be influenced by these special starting conditions,
then a W-TTT-diagram is needed to understand the different
material structures in the HAZ. Two different heats of the T24 with
different carbon contents were examined.
The method to examine the transformation behaviour is the
dilatometric measurement. Each change in structure generated
by temperature induces a change in volume. The behaviour of the
volumetric change as gradient, increase, decrease and the
temperature level taking place give the key information on the
nature of the transformation. The investigations were performed
with the connection rod dilatometer „Bähr 805 A/D“.
The resolution of the measurement device is 10nm/0.05K. The
dimensions of the specimens are a normal cylinder Ø4x10mm and
a hollow cylinder for very high cooling gradients. The temperature
is checked by thermocouples. An example of the measurements
with three cooling rates can be seen in figure 3.
The results of both heats provided four main results:
• It is practically impossible to generate a structure of 100 %
martensite.
• Martensite is still present also at longer tt8/5-times.
• Mostly bainit should be found in the HAZ but also a proportion
of martensite in special areas.
• The content of carbon influences the amount of martensite.
The proportion of martensite increases with carbon content at the
same t8/5-time.
Significant differences between the normal TTT- and W-TTTdiagram were found that implies how important it is to use W-TTTcompatible material for the analysis of the tempering behaviour
of the HAZ.
Fig. 4
W-TTT-diagram of heat 2 (T24-02) with the higher carbon content
Bild 4
S-ZTU-Schaubild von Schmelze 2 (T24-02) mit dem höheren
Kohlenstoffgehalt
The Transformation of the Weld and the SRHT into
an Experimental Field
The main procedure to reduce the SCC-susceptibility of the
welded T24 is SRHT of the boiler, as mentioned in the
introduction. The practically applicable temperatures for the SRHT
are lower than the normal tempering temperature. So the main
assumed influence of the process is the reduction of the residual
tensile stresses.
Under reflection of the Hollomon-Jaffe-interpretation, it was
decided to use a long-term SRHT for the boiler. The temperature
levels differ from project to project from 460 °C to 550 °C and in
time from two to four days. Some parts with assumed higher
residual stress levels were heat treated locally between 550 °C 600 °C for some hours.
Fig. 5
The two different test routes to investigate the tempering behaviour of a specific part of the HAZ;
a) the long-term tempering test, b) the short-term heating up test
Bild 5
Die zwei unterschiedlichen Versuchsvarianten zur Untersuchung des Anlassverhaltens spezifischer Bereiche der WEZ;
a) der Langzeitanlassversuch; b) der Kurzzeitaufheizversuch
Für die Versuche wurden im ersten Schritt WEZ-Gefüge mit
tt8/5-Zeiten von 10s und 60 s eingestellt. Das Schubstangendilatometer wurde dabei zur Herstellung des spezifischen WEZ-Gefüges
und zur Untersuchung des Anlassverhaltens im Langzeit- und
Kurzeitversuch genutzt.
Die Durchführung
Interaktion von Ergebnissen und neuen Versuchsvorgaben
Das Versuchsprogramm wurde mit den Langzeitanlassexperimenten über 2h mehr zur Orientierung als zur Interpretation
gestartet. Danach war geplant, die Versuche für verschiedene
Temperaturen auf über 48h auszudehnen.
Bei der Durchführung stellte sich heraus, dass das Versuchsvorhaben technisch deutlich anspruchsvoller war als zuerst angenommen. Ursachen hierfür waren die extrem geringen Volumenänderungen aufgrund des geringen Kohlenstoffgehaltes der
Legierungen und notwendige Anpassungen des Dilatometers für
Langzeitmessungen.
Nach der ersten Versuchsreihe wurde durch die vergleichende
Bewertung der Versuchsergebnisse eine erste Beschreibung des
komplexen Werkstoffverhaltens vorgenommen. Die Dynamik des
Prozesses ist in Teil a) und die Absolutwerte sind in Teil b) von
Bild 6 dargestellt.
Die Volumenveränderung unterscheidet sich deutlich in ihrer
Dynamik und absoluten Werten für die Bereiche von 450 - 550 °C
und von 575 - 625 °C. Die Absolutwerte für 450 °C - 550 °C sind sehr
niedrig und beschreiben eine Kontraktion. Im Gegensatz dazu
existiert zwischen 575 °C - 625 °C ein sehr dynamisches Verhalten
und der Prozess führt zu einer Volumenzunahme, welche nach 2h
noch nicht beendet ist.
Es wurde entschieden, die Ergebnisse der ersten Versuchsreihe
mit kontinuierlichen Aufheizversuchen von RT bis 700 °C zu ergänzen und diese dilatometrisch und kalorimetrisch zu messen. Diese
Resultate ergänzten und unterstützen die Interpretation der
Anlassversuche zwischen 450 °C - 550 °C mit Hilfe des Vergleiches
der anderen Temperaturgebiete.
Die kalorimetrisch gemessenen Aufheizversuche wurden mit
unterschiedlichen Aufheizgradienten gefahren. Diese Ergebnisse
zeigen zwei Hauptbereiche der Volumenzunahme 150 °C - 300 °C
und 575 °C - 650 °C für niedrige Aufheizgradienten (Bild 7).
a)
Mit der Zunahme des Aufheizgradientens ist es möglich, die
Reaktion des Bereiches „150 °C - 300 °C“ auf höhere Temperaturen
zu verschieben. Die zweite Hauptvolumenzunahme „575 °C 650 °C“ wird ab einem Aufheizgradienten von 0.5K/s bis zum Ende
des Versuchsfeldes von 700 °C unterdrückt.
Das Temperaturfeld für eine Volumenkontraktion wird bei
0.02K/s zwischen 320 °C und 525 °C gefunden und verschiebt sich
zu höheren Temperaturen bei 0.5K/s und wird vollständig unterdrückt ab 2K/s.
Die kalorimetrischen Werte beschreiben die vier bekannten
Anlassstufen des Martensits (mit a, b, c, und d in Bild 8). Die erste
Reaktion (a) ist die Bildung von kohärenten Ausscheidungen
des e/h Karbides (für diesen Stahl eher e = Fe2,4C). Die nächsten
Schritte in (b) und (c) sind die graduellen Veränderung der Ausscheidungen zu teilkohärenten Übergangskarbiden und Fe3C. In
(d) ist die kontinuierliche Zunahme der exothermen Reaktion
festzustellen. Es ist anzunehmen, dass sich nun alle Übergangskarbide in Fe3C umwandeln. Um 600 °C entwickeln sich Chromkarbide.
Bild 8
Kalorimetrische Daten von T24-02 für eine
Aufheizrate von 0.02 K/s
Fig. 8
Calorimetric curves of T24-02 for a
heating rates of 0.02 K/s
b)
Bild 6
Die Ergebnisse der 2h-Glühung der 10s-t8/5-Proben;
a) die kontinuierliche Dehnungsänderung als Information über die Dynamik des Prozesses, b) die Absolutwerte nach 2h
Fig. 6
The results of the 2h-tempering test of the 10 sec t8/5-samples;
a) the continuous change as information of the dynamic of the process, b) the absolute values after 2h
Journal 35
Fig. 7
The derivative of the change of elongation (volume) against temperature change (T24-02)
Bild 7
Die 1. Ableitung der Volumenänderung gegen die Temperatur (T24-02)
The test procedure started with the same range of
temperature and time. That meant starting with tests of about
48h in the same temperature range. The results of this first step
are not hundred percent interpretable. Two further procedures
were used to analyse the specific material behaviour. These were
the dilatometric and calorimetric measurements of continuously
heated specimens [4].
The test procedure consisted of two steps. The first step was
the generation of the interesting parts of the HAZ and the second
step was the long-term tempering test (2h; 48h) or the short-term
heating up test. As-weld samples with a t8/5-time of 10 sec and
60 sec were used for both test routes.
The connection rod dilatometer was used additionally for the
generation of the „as-welded” material and the investigation of
the tempering phase and of the heating up behaviour.
The Workflow the Interaction of Results and New Test Procedures
The test program starts with a long-term-tempering experiment
of 2h, more for orientation than for interpretation. It was planned
in the second step to continue with several tests over 48h.
Procuring verifiable data was extremely challenging. Because
the changes in volume are very small in respect to the low carbon
content, and the dilatometer is more suitable for very short-term
tests.
After the first batch of tests, a comparison of the results
describes a complex behaviour of the material. The dynamic of
the process is shown in part a) of figure 6 and the absolute value
in part b).
The elongation behaviour in dynamic and absolute value
between 450 - 550 °C and 575 - 625 °C is very different.
The values of 450 - 550 °C are very low and there is a reduction
in volume. In contrast to that, there exists a very dynamic process
between 575 - 625 °C. The process leads to an increase in volume
which is not finished after 2h.
It was decided to verify the results of the first batch with
continuously heating up tests (from RT to 700 °C) measured with
the dilatometer and the calorimeter. The results help to interpret
the tempering behaviour between 450 - 550 °C by comparison
with the other temperature ranges.
The heating up test for the calorimeter was performed with
different heating gradients. These results show two main volume
expansion areas 150 - 300 °C and 575 - 650 °C for low heating
gradients (figure 7). With the increase of the heating gradient it is
possible to transfer the reactions of 150 - 300 °C to higher
temperatures. The second main expansion sequence of 575 650 °C is already supressed by gradients of 0.5K/s until the test
run end of 700 °C.
The temperature area of volume reduction is found for the
0.02K/s between 320 °C and 525 °C and is also transferred to
higher temperatures at 0.5K/s and is already suppressed at 2K/s.
The calorimetric indicates the known four tempering steps of
martensite (with a, b, c, and d in figure 8). The first reaction (a) is
the coherent precipitation of the e/h carbides (for this steel grade
rather e = Fe2,4C).
The next steps in (b) and (c) are the gradual conversions of the
precipitations to partly coherent transient carbides and Fe3C.
In (d) a continuous increase of exothermic reactions is
indicated. It should be assumed that all transient carbides are
transformed to Fe3C. Around 600 °C chromium carbides are
developed.
Interpretation und Schlussfolgerung
Der beste Weg zur Analyse des Werkstoffverhaltens im Temperaturbereich von 450 °C - 600 °C ist die kombinierte Betrachtung der
Resultate des 2h-Glühversuches und die kalorimetrische Messung
der Proben während des Aufheizversuches mit einer Aufheizrate
von 0.02K/s in Bild 9.
Es konnte dargestellt werden, dass die Fe3C-Karbidbildung ab
ca. 400 °C beginnt, dies aber auf einem relativ niedrigen Niveau
und hauptsächlich kohärent zur vorhandenen Struktur. Dieser
Ausscheidungsprozess ist bis zu einer Temperatur von 550 °C
präsent.
Über dieser Temperatur bilden sich zusätzlich Chromkarbide
und die Fe3C-Karbide werden größer und inkohärent. Um 600 °C
bilden sich die Fe3C-Karbide vornehmlich an den Großwinkelkorngrenzen.
Zurzeit werden aufgrund dieser Analysen drei unterschiedliche
Gefügestrukturen des T24 angenommen:
• I: 400 - 530 °C-Bereich mit sehr feinen teilkohärenten Fe3C und
feinen, unter Langzeiteinfluss entstehenden Chromkarbiden
• III: 580 - 625 °C-Bereich mit Fe3C und Chromkarbiden hauptsächlich an Korngrenzen, ohne das Erzeugen eines feinen
Ausscheidungsnetzwerks im Korn
• II: 550 °C - 580 °C-Bereich als Übergangsbereich I und II
Das Materialverhalten der drei verschiedenen Behandlungszustände wird sich unterscheiden und dies besonders in der Duktilität.
Im nächsten Schritt der Untersuchungen werden verschiedene
niederzyklische Ermüdungsversuche (LCF-Versuche) unter anwendungsrelevanten Temperaturen durchgeführt, um das Verhalten
der WEZ der T24-Schweißnähte für den Betrieb prognostizieren zu
können.
Bild 9
Die Korrelation zwischen den Absolutwerten der Volumenänderung nach 2h-Anlassen und den kalorimetrischen Werten
aus den Aufheizversuchen bei Aufheizraten von 0.02K/s. Es werden drei Bereiche beschrieben (I, II und III).
I – sehr feine und teilkohärente Fe3C-Karbide in einer homogenen Verteilung, II – das Übergangsgebiet,
III – inkohärente Fe3C-Ausscheidungen und Chromkarbide an Korngrenzen, teils inkohärente Fe3C-Ausscheidungen im Korn.
Fig. 9
Correlation between absolute values of volume change after 2h-tempering and the caloric energy from the test of a
heating rate with 0.02 K/s. It describes three parts (I, II and III)
I – very fine, partly coherent Fe3C-precipitations in a homogeneous distribution, II – the transient area,
III – incoherent Fe3C-precipitation and chromium carbides at grain boundaries, some incoherent F3C precipitations in the grain.
Journal 37
The Interpretation and the Conclusions
The best way to analyse the material behaviour of the
temperature area from 450 °C - 600 °C is to combine the results of
the 2h-tempering test and of the calorimetric test for 0.02K/s in
figure 9.
It could demonstrate that the Fe3C-carbides start from 400 °C
but at a low level and more partly coherent to the existing
structure. This precipitation behaviour is still on going up to
550 °C.
Above this temperature chromium carbides are developed and
Fe3C could be bigger and incoherent. Around 600 °C Fe3C could be
generated mainly at wide angle grain boundaries.
At the moment it is assumed that three different structures in the
T24 are available:
• I: 400 - 530 °C-part with very fine partly coherent Fe3C and fine
long-term service develop chromium carbides
• III: 580 - 625 °C-part with Fe3C and chromium carbides mainly
at grain boundaries, without a fine precipitation network in the
grains
• II: 550 - 580 °C-part as transient area between I and II
The material behaviour of the three stages is assumed as different
especially in the ductility. The next step of investigations is to perform
different low cycle fatigue tests to find out the behaviour of the HAZ
of the T24-weld under service conditions.
Literature
[1] Nowack, R. et al: „Qualitätsmanagment bei RWE am Beispiel des Kesselwerkstoffs T24“,
VGB PowerTech, Bd. Heft 11, pp. 40-44, 2011.
[2] Lüdenbach, G.: „Stress corrosion cracking of T24“,
Vortrag, VGB-Kongress in Mannheim, 2012.
[3] Seyffarth, Peter; Meyer, Barbara; Scharff, Arite,
Großer Atlas Schweiss-ZTU-Schaubilder.
Düsseldorf: Dt. Verl. für Schweisstechnik DVS-Verl
(Fachbuchreihe Schweisstechnik, 110), 1992.
[4] Reich, M., Milkereit, B., Bader, M., Oehmigen, H.-G., and Keßler, O. 2013. „Kalorimetrische und dilatometrische Analyse des Anlassverhaltens in der Wärmeeinflusszone
von Schweißnähten des Stahls T24“.
HTM 68, 6, 274–282.
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Journal 39
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2002 Ausgabe/Issue 1
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September 2014 Kundenmagazin/Customer Magazine

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