DD260321A1 - Waermeuebertragerrohre fuer tauchheizflaechen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Waermeuebertragerrohre fuer Tauchheizflaechen von Kesselanlagen mit Wirbelschichtfeuerung. Um den starken, erosiven Verschleiss an den Waermeuebertragerrohren zu senken, werden die Rohrteile als 3schichtige Hybridrohre ausgefuehrt. Ihre Innenschicht besteht aus zaehem Kesselrohrstahl, der in eine Zwischenschicht aus verschleissfestem Kugelgraphitgusseisen uebergeht. Die das Kugelgraphitgusseisen ueberdeckende Aussenschicht besitzt ein durch Laserumschmelzung erzieltes Ledeburitgefuege von extremer Haerte.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Wärmeübertragerrohre für Tauchheizflächen von Kesselanlagen mit Wirbelschichtfeuerung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Tauchheizflächen für Wirbelschichtfeuerung bestehen aus Rohrschlangen, deren Werkstoff legierungstechnisch auf die thermische und druckmäßige Belastung abgestimmt ist.

Infolge der Fluidisation von Bettmaterial unterschiedlicher Zusammensetzungen, beispielsweise Quarzsand, und verschiedener Brennstoffe wird eine stark erosiv-korrosive Belastung von Wärmeübertragerrohre in Wirbelschichten hervorgerufen.

In aufwendiger Weise verwendet man deshalb zur Rohrherstellung hochwertiges Material, z. B. Hastalloy, wobei aus fertigungstechnischen Gründen die gesamte Rohrschlange aus diesem Werkstoff besteht.

Aus der Literatur — DE-PS 2846574 und DE-PS 3432525 — ist bekannt, daß Gußeisen mit Kugelgraphit in speziellen Zusammensetzung auf Grund seiner erreichbaren hohen Härte, Zugfestigkeit und Zähigkeit gute Schutzeigenschaften gegen starke erosive Belastungen bietet. Gleichfalls ist es möglich, die Hitzebeständigkeit des Werkstoffes durch legierungstechnische Veränderungen bedeutend zu steigern.

Die Herstellung von Rohrschlangen aus Gußeisen mit Kugelgraphit im fürTauchheizflächen geeigneten Abmessungsbereich ist jedoch gießtechnisch aufwendig und problematisch, und für die unter Betriebsbedingungen auftretenden Schwingungen erwies sich die Biegewechselfestigkeit des Gußwerkstoffes als zu gering. Eine entsprechende Verstärkung der Rohre mit Stützrippen usw. würde zusätzliche Wärmespannungen als Nachteil hervorrufen.

Des weiteren ist aus der DD-PS 155881 eine Fülldrahtelektrode zum Schweißen von Gußeisen bekannt, die jedoch lediglich die Erzeugung eines dem Grundwerkstoff entsprechenden Gefüges ermöglicht.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Standzeit der Tauchheizflächen zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung einer ökonomischen Fertigung ein Wärmeübertragerrohr für die Tauchheizflächen zu entwickeln, das der erosiven Belastung in der Hauptströmung der Verbrennungsgase widersteht, eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und eine hohe Biegewechselfestigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dem die Rohrteile der Tauchheizflächen, die von der Hauptströmung der Verbrennungsgase stärker belastet werden, als 3schichtige Hybridrohre ausgeführt sind. Diese Hybridrohre bestehen aus einer Innenschicht aus herkömmlichen zähem Kesselrohrstahl und einer mit dieser stofflich verbundenen verschleißfesten Zwischenschicht aus Gußeisen mit Kugelgraphit, welche zusätzlich zur Steigerung der Oberflächenhärte eine Außenschicht mit ledeburitischem Gefüge durch Laserumschmelzung erhält. Die einzelnen Hybridrohrsegmente werden in die Verschleißzone der Rohrschlange eingeschweißt und gewährleisten auf Grund der Zähigkeit des inneren Ausgangswerkstoffes, der erzielten hohen Oberflächenhärte und der stofflichen Verbindung der einzelnen Schichten neben der erforderlichen Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit eine optimale Wärmeleitfähigkeit und Schwingungswechselfestigkeit.

Äusführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung ist der schichtweise Gefügebau eines Hybridrohres im Querschnitt dargestellt.

Gefertigt werden die Hybridrohre aus Kesselrohrstahl, der als Innenschicht 1 den tragenden Teil bildet, während seine Oberfläche durch Auf- oder Eintragsschweißung mit dem modifizierten Schweißzusatzwerkstoff einer Pulverelektrode eine Zwischenschicht 2 aus Gußeisen mit Kugelgraphit 3 beispielsweise von Wmm Dicke erhält.

Bei gleichzeitiger Innenkühlung des Rohres während des Schweißvorganges entsteht damit bereits ein Hybridrohr mit erosions- und korrosionsresistenter Oberfläche.

Eine weitere Verstärkung der Verschleißfestigkeit erfolgt nun durch das nachfolgende Laserumschmelzen der Gußeisenoberfläche, womit die Außenschicht 3 ein Ledeburitgefüge von extrem hoher Härte erhält.

Die gefertigten Hybridrohre werden anschließend segmentweise in die Rohrschlangen der Tauchheizfläche im Bereich der Verschleißzone eingeschweißt.

Durch die leichte Automatisierbarkeit der Hybridrohrfertigung sowie dem preisgünstigen Ausgangsmaterial läßt sich neben der hohen Lebensdauer auch die Fertigungsökonomie günstig gestalten.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1. Wärmeübertragerrohre für Tauchheizflächen von Kesselanlagen mit Wirbelschichtfeuerung, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmeübertragerrohre als 3schichtige Hybridrohre ausgelegt sind, wobei die Innenschicht (1) aus herkömmlichen Kesselrohrstahl, die Zwischenschicht (2) aus Gußeisen mit Kugelgraphit und die Außenschicht (4) aus Ledeburit besteht und die Verbindung der Schichten (1; 2; 4) auf einer Gefügeverschmelzung basiert.
2. 2. Wärmeübertragerrohre nach Anspruch !,gekennzeichnetdadurch,daß die Hybridrohre einzeln gefertigt und als Segmente in die Rohrschlange der Tauchheizfläche eingeschweißt werden.
3. 3. Wärmeübertragerrohre nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Hybridrohre im Bereich der Verschleißzone der Tauchheizfläche eingeschweißt sind.