Am häufigsten geschweißte Superlegierungen in der Energieerzeugung: Inconel 617, 625, 718 & Hastello...

Am häufigsten geschweißte Superlegierungen in der Energieerzeugung

In der Energieerzeugungsindustrie, in der Komponenten langfristig hohen Temperaturen, Druck und korrosiven Umgebungen ausgesetzt sind, ist die Auswahl schweißbarer Superlegierungen für die Fertigung, Montage und Reparatur entscheidend. Die am häufigsten geschweißten Legierungen werden aufgrund ihrer ausgewogenen Hochtemperaturleistung, Umweltbeständigkeit und – entscheidend – ihrer Schweißbarkeit ausgewählt.

Nickelbasislegierungen: Die Arbeitstiere

Nickelbasis-Superlegierungen dominieren aufgrund ihrer überlegenen Kriech- und Oxidationsbeständigkeit.

• Inconel 617: Eine erste Wahl für fortschrittliche ultra-superkritische (USC) Kohle- und Gasturbinenkomponenten wie Brennkammern und Übergangsleitungen. Ihre ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit bis zu 1100°C machen sie ideal, und sie gilt als eine der besser schweißbaren fortschrittlichen Legierungen.

• Inconel 625: Weit verbreitet aufgrund ihrer herausragenden Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit. Sie wird häufig für Rohrleitungen, Wärmetauschergehäuse und als Plattierungs- oder Auftragsschweißmaterial aufgrund ihrer guten Schweißbarkeit und Beständigkeit gegen Rissbildung nach dem Schweißen geschweißt. Ihre Festigkeit resultiert aus Mischkristallverfestigung anstelle von Ausscheidungshärtung, was den Schweißprozess vereinfacht.

• Inconel 718: Obwohl häufiger in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, wird sie auch in der Energieerzeugung für hochfeste Komponenten wie Turbinenscheiben und -schaufeln verwendet. Ihre Schweißbarkeit ist für eine ausscheidungsgehärtete Legierung gut, erfordert jedoch strenge Kontrolle, um Dehnungsalterungsrisse zu vermeiden, und muss von einer spezifischen Wärmebehandlung nach dem Schweißen gefolgt werden.

• Inconel 738 / 939: Diese werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Beschichtungskompatibilität häufig für Turbinenschaufeln und -leitschaufeln der ersten und zweiten Stufe verwendet. Ihre Schweißbarkeit ist aufgrund des hohen Aluminium- und Titananteils anspruchsvoller, was sie anfällig für Rissbildung macht. Sie werden hauptsächlich während Reparaturarbeiten unter Verwendung hochspezialisierter Techniken geschweißt.

Kobaltbasis- und Mischkristallverfestigte Legierungen

• Hastelloy X: Eine Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung, bekannt für ihre außergewöhnliche Oxidationsbeständigkeit und Festigkeit bei hohen Temperaturen. Sie wird umfangreich für Brennkammern, Brenner und Nachbrennerkomponenten geschweißt. Ihre mischkristallverfestigte Natur verleiht ihr eine gute Schweißbarkeit.

• Haynes 230: Eine beliebte Alternative zu Hastelloy X, die ähnliche Oxidationsbeständigkeit und langfristige thermische Stabilität bietet. Sie wird häufig für ähnliche Anwendungen geschweißt.

• Stellite 6: Eine Kobaltbasislegierung, die selten für Strukturkomponenten verwendet, aber umfangreich als Hartauftragsschweißung aufgetragen wird. Sie wird auf Ventilsitze, Turbinenschaufelbandagen und andere Komponenten aufgebracht, die bei hohen Temperaturen starkem Verschleiß, Fressen und Erosion ausgesetzt sind.

Edelstähle für Niedertemperaturbereiche

• 316/316L Edelstahl: Obwohl keine Superlegierung, ist dieser austenitische Edelstahl ein Grundmaterial für Rohrleitungen, Wärmetauscher und Strukturteile in weniger extremen Bereichen von Kraftwerken. Seine ausgezeichnete Schweißbarkeit macht ihn zu einem der am häufigsten geschweißten Materialien in der gesamten Industrie.

Wichtige Überlegungen zum Schweißen in der Energieerzeugung

Die Wahl der Legierung wird durch die spezifischen Betriebsbedingungen innerhalb des Kraftwerks bestimmt, von den heißesten Bereichen der Gasturbine bis zu den Hochdruck-Dampfturbinen- und Kesselsystemen. Erfolgreiches Superlegierungsschweißen in diesem Sektor erfordert stets:

• Präzise Auswahl des Zusatzwerkstoffs: Verwendung von passenden oder überlegierten Zusatzwerkstoffen, um Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit sicherzustellen.

• Strenge Kontrolle der Wärmeeintragung: Um Entmischung und Rissbildung in der wärmebeeinflussten Zone zu minimieren.

• Zwingende Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) und HIP: Um Spannungen abzubauen, das Gefüge wiederherzustellen und Defekte zu heilen, um die langfristige Zuverlässigkeit der Komponente unter Kriechbedingungen zu gewährleisten.

Zusammenfassend werden die am häufigsten geschweißten Superlegierungen in der Energieerzeugung – Inconel 617, 625, 718 und Hastelloy X – aufgrund ihrer bewährten Leistung in extremen Umgebungen und ihrer relativen Schweißbarkeit ausgewählt, was die Fertigung und Reparatur kritischer Kraftwerksinfrastruktur ermöglicht.