DE102008037085B3

DE102008037085B3 - Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9-12% chromhaltigen, martensitischen Stählen

Info

Publication number: DE102008037085B3
Application number: DE102008037085A
Authority: DE
Inventors: Ruben Hartwig; Andreas Helmrich; Daniel Mutter; Alois Schalk
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-08-09
Also published as: DE502009000479D1; EP2156916B1; CN101642793A; US8713794B2; PL2156916T3; US20100031506A1; CN101642793B; EP2156916A1; ES2361653T3; ATE502715T1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9-12% chromhaltigen martensitischen Stählen, wobei die Rohrwände aus einer Rohr-Steg-Rohr-Kombination gebildet und aus einer Vielzahl von wenigstens einen der Rohrwandbestandteile aus planen Rohrwandregistern, gebogenen Rohrwandregistern, Übergangs-Rohrwandregistern und Eckbögen zusammengesetzt sind und mit jeweils einer Durchtrittsöffnung ausgebildeten Aufnahmemittel an Rohrwand-Bereichen ausgebildet sind, an denen Rohre durch die Rohrwand hindurchgeführt sind und die Rohrwandregister an deren Peripherie längsseitig Steg-Steg-Registerstöße und querseitig Rundnaht-Registerstöße aufweisen und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, - Herstellung der Rohrwandbestandteile aus überwiegend 9-12% chromhaltigen, martensitischen Stählen und an bestimmten Stellen aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff durch Verschweißen der jeweiligen Teile werkstattseitig, - Anlasswärmebehandlung der Rohrwandbestandteile mittels einer ersten Heizeinrichtung werkstattseitig, - Verbinden der Rohrwandbestandteile an deontageseitig, - Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte an den Rundnaht-Registerstößen der Rohrwandbestandteile mittels zweite Heizeinrichtungen montageseitig, - Verbinden der Rohrwandbestandteile an deren Steg-Steg-Registerstößen mittels Schweißnähte montageseitig ohne nachfolgende Anlasswärmebehandlung dieser Schweißnähte, - ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen.
Rohrwände werden vorwiegend in Dampferzeugern von mit fossilen Brennstoffen beheizten Kraftwerken eingesetzt. Die Rohrwände umfassen dabei eine in den meisten Fällen rechteckige Brennkammer sowie den darüber angeordneten Gaszug, in dem in der Regel aus Rohrschlangen gebildete Heizflächen angeordnet sind. Die jeweiligen Rohre der Rohrwände, die aus einer verschweißten Rohr-Steg-Rohr Kombination gebildet sind, führen ein durch die Verbrennung des fossilen Brennstoffes erhitztes Arbeitsmedium mit sich und geben es an weitere Prozesse weiter. Bei den bekannten geschweißten Rohrwänden werden üblicherweise die Werkstoffe 16Mo3, 13CrMo4-5 und 7CrMoVTiB10-10 (T24) (beispielsweise Normblatt DIN EN 10216-2, Ausgabe Oktober 2007) sowie der von der ASME (American Society of Mechanical Engineers) zugelassene Werkstoff T23 eingesetzt. Diese Werkstoffe benötigen in der Regel keine Wärmebehandlung nach der schweißtechnischen Fertigung bzw. Verarbeitung der Rohrwände.
Die DE 1 508 425 C beschreibt ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Schweißgut aus ausscheidungsfähigen Stählen. Derartige Stähle mit 12% Chrom und Zusätzen von Molybdän und Vanadin mit und ohne Wolfram für Temperaturbeanspruchungen um 600°C werden im Bau von Dampfkraftanlagen für Heißdampfleitungen und Überhitzerrohre eingesetzt. Das Verfahren der Wärmebehandlung sieht vor, dass die Schweißnaht nach der Schweißeng auf unter 100°C abgekühlt und bei 700 bis 780°C angelassen und an Luft abgekühlt wird und sich hieran eine zweite Anlassbehandlung von mindestens einer halben Stunde bei 700 bis 780°C anschließt.
Durch DE 1 426 641 A ist eine dichtgeschweißte Kesselrohrwand (Rohr-Steg-Rohr-Wand) bekannt geworden, bei der die Rohre der Rohrwand aus chromlegiertem Werkstoff und die Verbindungselemente, d. h. die Stege, hingegen aus nicht chromlegiertem Werkstoff bestehen. Es wird der Schweißvorgang beim Einsetzen eines neuen Rohrstückes in die Kesselrohrwand im Reparaturfalle sowie dessen Wärmebehandlung beschrieben. Ferner ist durch Druckschrift DE 26 12 292 A1 ein Rohraustauscher für Wärme- und Druckbetrieb mit einer Anzahl von Rohren aus chromreichem, nichtrostendem Stahl bekannt geworden. Die Rohre bestehen dabei aus einem ferritischen Stahl und sind an ihren Enden mit rohrförmigen Ansätzen geringer Länge aus nichtrostendem, austenitischem Stahl verschweißt.
Der Wunsch nach Dampferzeugen mit höheren Wirkungsgraden, die unter anderem den CO₂-Ausstoß in die Atmosphäre verringern helfen, führt als eine von mehreren Maßnahmen zur Erhöhung der Dampfparameter des Dampferzeugers. Zur Erzielung bzw. Realisierung von höheren Dampfparametern, d. h. höheren Drücken und Temperaturen des Arbeitsmediums Dampfes, sind 9–12% chromhaltige, martensitische Stähle wie beispielsweise der Werkstoff X10CrWMoVNb9-2 (T92) (beispielsweise VdTÜV-Werkstoffblatt 552/2, Ausgabe 03.2008) als Rohrwand-Werkstoff notwendig, da die bisher verwendeten Werkstoffe den höheren Anforderungen nicht mehr genügen. Die neu einzusetzenden Stähle erfordern in jedem Fall eine Wärmebehandlung nach der schweißtechnischen Verarbeitung. Bei der Herstellung von Rohrwänden sind sowohl in der Werkstatt als auch auf der Baustelle bzw. Montage umfangreiche Schweißarbeiten erforderlich. Dies sind im Detail bezogen auf Werkstatt und Baustelle:
Werkstatt: Herstellung und Komplettierung der Rohrwandregister einschließlich sämtlicher Anschweißteile, Herstellung von Wandöffnungen bzw. Ausbiegungen sowie Herstellung von Wandbiegungen bzw. Eckbögen für die Ecken der Rohrwände innerhalb der Schrägwicklung, Herstellen von Übergangsbereichen von der Schräg- auf die Senkrechtberohrung.
Montage: Verschweißen der Segment- bzw. Registerstöße, Druckteilmontagestöße an Rundnähten einschließlich aller erforderlichen Füll- und Dichtschweißungen, Stöße bei geschlitzten Stegen (Montageschlitze) und Dichtschweißungen an Buchsen bzw. Hülsen im Bereich der Wanddurchtritte, Komplettierung von Anschweißteilen an den Wänden.
Die vorliegende Erfindung hat sich als Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen vorzuschlagen, bei der die Herstellung in effizienter und praktikabler Weise erfolgt. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen in der Werkstatt und auf der Baustelle vorzuschlagen, das durch folgende Randbedingungen definiert ist:

– Minimierung der Schweißarbeiten und der Wärmebehandlungen auf der Baustelle,
– Konzepte für konstruktiv erforderliche Schweißungen auf der Baustelle ohne nachfolgende Wärmebehandlung,
– Konzepte für konstruktiv erforderliche Schweißungen auf der Baustelle unter Anwendung einer optimierten lokalen Wärmebehandlungsstrategie.

Die vorstehende Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß der Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen geschaffen, das die nachfolgenden Vorteile aufweist:

– Effiziente und praktikable Machbarkeit der Herstellung von Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9–12% chromhaltigen martensitischen Stählen,
– Steigerung des Dampferzeugerwirkungsgrades durch Realisierung höherer Dampfparameter,
– Verringerung des CO₂-Ausstoßes in die Atmosphäre durch Steigerung des Dampferzeugerwirkungsgrades.

In zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung werden die Eckbögen als Einzel- oder Zwillingsbogen ausgeführt. Diese Maßnahme ermöglicht eine einfache Anpassung und Verbindung der Eckbögen bei der Montage derselben mit den Rohrwandregistern zweier benachbarter und rechtwinklig zueinander liegender Rohrwände.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass zusätzlich zu dem Verfahrensschritt a) wenigstens einer der Stege eines Rohrwandregisters über einen Teilbereich seiner länglichen Erstreckung und ausgehend entweder von einem Ende des Steges oder von beiden Enden des Steges einen in Längsrichtung des Steges ausgebildeten länglichen Montageschlitz für den Ausgleich von Maßungenauigkeiten aufweist und dass der aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehende Steg im Bereich des Montageschlitzes durch einen aus einem Werkstoff bestehenden Steg ersetzt wird, der nicht anlasswärmebehandelt bzw. wärmenachbehandelt werden muss. Durch diese Maßnahme wird es zum einen wesentlich erleichtert, bauliche Ungenauigkeiten der Rohrteilungen an den Rohrwandregistern auf der Baustelle sehr einfach zu kompensieren, da die Rohrteilungen der mit Montageschlitz versehenen Rohrwandregister leicht angeglichen werden können, d. h. die Rohre der angrenzenden Rohrwandregister, die ggf. nicht miteinander fluchten, können mittels Nutzung des Montageschlitzspaltes angeglichen werden, so dass die Rohre sich nach der Angleichung direkt gegenüber stehen und miteinander fluchten. Zum anderen können die vorhandenen Montageschlitze der angeglichenen Rohrwandregister anschließend montageseitig zugeschweißt werden. Durch die vorteilhafte Verwendung des aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden und mit Montageschlitz versehenen Steges ist eine Anlasswärmebehandlung nach dem Verschweißen nicht erforderlich. Bei sehr schmalen Stegen kann es jedoch vorteilhaft sein, den Bereich der Füllschweißung des Montageschlitzes mit den angrenzenden Rohren einer Anlasswärmebehandlung zu unterziehen, da durch die Füllschweißung nicht nur der nicht zu wärmebehandelnde Steg, sondern auch die angrenzenden zu wärmebehandelnden Rohre mit Schweißtemperaturen beaufschlagt werden. In weiterer vorteilhafter Ausbildung entspricht die Länge des mit Montageschlitz versehenen Steges der Länge des Montageschlitzes zuzüglich eines Übermaßes (X) von 10 bis 100 mm. Dadurch ist gewährleistet, dass die spätere Verschweißung des Montageschlitzes im Bereich des aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Steges erfolgt.
Zweckmäßig ist es, einzelne oder alle Rohre eines Rohrwandregisters an deren Rundnaht-Registerstoß mit einer Rohr-Aufschuhung aus einem Werkstoff auszubilden, der nicht wärmebehandelt werden muss. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass nach der montageseitigen Verschweißung beispielsweise des nahe an die Rohr-Aufschuhung angrenzenden Montageschlitzes im Steg keine nachträgliche Anlasswärmebehandlung an den Rohr-Aufschuhungen vorgenommen werden muss. In vorteilhafter Weise werden die Rohr-Aufschuhungen in unmittelbarer Nachbarschaft zu Montageschlitzen angeordnet und besitzen die Länge der Montageschlitze aufweisenden Stege.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Aufnahmemittel zur Aufnahme eines durch die Rohrwand hindurchtretenden Rohres als Füllblech ausgebildet, wobei das Füllblech eine Öffnung zwischen zwei Rohren und/oder Stegen und/oder Halbstegen verschließt, die durch das Ausbiegen wenigstens eines Rohres im Rohrwandbereich mit Rohrdurchtritt entsteht, wobei das Füllblech mit den Rohren und/oder mit den Stegen und/oder mit den Halbstegen verschweißt wird. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Aufnahmemittel als Hülse ausgebildet ist und diese entweder innerhalb eines Steges oder innerhalb zweier Halbstege oder innerhalb eines Füllbleches angeordnet und mit diesem verschweißt wird. Die Hülse wird bevorzugt dann eingesetzt, wenn innerhalb des Steges ausreichend Platz zum Anbringen und Verschweißen der Hülse vorhanden ist. Demzufolge wird das Füllblech speziell dann eingesetzt, wenn der Durchtritt des Rohres der Rohrschlange durch die Rohrwand im Bereich des Steges aus räumlichen Gründen schwierig bzw. zu eng wird. Durch diese Maßnahme ist von der Fertigungsseite her ein einfach herzustellender Durchtritt für Rohre von Rohrschlangen durch die Rohrwand erzielbar, die innerhalb der Dampferzeuger-Rohrwände angeordnet sind.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung werden zusätzlich zu Schritt d) der vorliegenden Erfindung zusätzliche Heizeinrichtungen im Nachbarbereich der im Bereich der Schweißnähte und beidseitig an den Rohrwandregistern angebrachten Heizeinrichtungen eingesetzt. Durch diese zusätzlichen Heizeinrichtungen wird Stützwärme erzeugt zur Reduzierung des bei der Anlasswärmebehandlung auftretenden Temperaturgradienten sowie der aus der Temperaturdifferenz resultierenden Beanspruchung.
In zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung wird bei Verwendung eines aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehenden Halbsteges mit aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehender Aufpufferung das an den Halbsteg angrenzende Rohr ebenfalls aus demselben Material gewählt, da aus schweiß- und wärmebehandlungstechnischer Sicht dies Sinn macht.
Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass während der Anlasswärmebehandlung der Glühbereich der Rohrwandregister von Kräften entlastet wird mittels Kraftumlenkung des Eigengewichtes durch eine hydraulische oder mechanische Hilfskonstruktion. Dadurch wird eine optimale Wärmebehandlung erzielt.
Vorteilhaft ist es, die Stege und Halbstege an deren rohrangrenzenden Seitenflächen mit Naturwalzkanten von jeweils bis zu 2 mm auszubilden. Dies dient als Grundlage zur Anwendung optimierter Schweißparameter in bezug auf reduzierte Schweißspannungen. Weiter vorteilhaft ist es, die rohrangrenzenden Seitenflächen der Stege und Halbstege im Bereich der Rundnaht-Registerstöße mit einer Anfasung für eine Doppel-HV-Naht auszubilden. Durch diese Maßnahme kann in diesem Bereich ein Vollanschluss, d. h. eine Verschweißung über die komplette Wandstärke des Steges, der Rohr-Steg-Verbindung und damit eine Reduzierung der Kerbwirkung erzielt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anlasswärmebehandlung bei einer Temperatur von 740 bis 780°C erfolgt sowie in weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung die Anlasswarmebehandlung über eine Zeitspanne von 2 min/mm Wandstärke, mindestens jedoch über 60 min erfolgt. Damit wird eine einwandfreie Anlasswarmebehandlung bzw. Glühen der zu wärmebehandelnden Bauteile gewährleistet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass Montage-Schweißverbindungsstellen von zusätzlichen und überwiegend aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehenden Anschweißteilen (beispielsweise Anschweißbacken) werkstattseitig mit einer aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Plattierung und/oder einem aus nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehendem geschmiedeten oder gewalzten Halbzeug und/oder einer aus einem nicht wärmezubehandelnden Schweißgut bestehenden Auffütterung ausgebildet werden und die Anschweißteile anschließend werkstattseitig mit dem Rohrwandregister verschweißt und zusammen mit dem Rohrwandregister in einer Heizeinrichtung anlasswärmebehandelt werden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass an den Rohrwänden Anschweißteile mit Anschweißflächen vorhanden sind, an die auf der Baustelle Teile angeschweißt werden können, ohne dass diese Schweißnähte wärmebehandelt werden müssen.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen und der Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
1 schematisch dargestellt ein planes Rohrwandregister der Dampferzeuger-Rohrwand als Ansicht, wobei das Rohrwandregister werkstattseitig hergestellt wird,
2 Teilschnitt A-A aus 1 als Querschnitt,
3 wie 1, jedoch alternative Ausführung mit Montageschlitz im Steg,
4 wie 1, jedoch alternative Ausführung mit einer in das Rohrwandregister eingesetzten Hülse bzw. alternativ mit einer Öffnung im Füllblech für den Durchtritt eines Rohres einer innerhalb der Rohrwand angeordneten Rohrschlange,
5 wie 2, jedoch alternative Ausführung mit Aufpufferung am Halbsteg,
6 wie 1, wobei das eine Ende des Rohrwandregisters zu einer Ecke gebogen ist, schematisch dargestellt als Draufsicht,
7 Eckbogen als Verbindungsteil der planen Rohrwandregister, schematisch dargestellt als Draufsicht,
8 wie 1, jedoch Übergangsstück von schräg berohrter zu vertikal berohrter Rohrwand, schematisch dargestellt als Ansicht,
9 schematisch dargestellt die montageseitige Verbindung der Rohrwandregister an deren Rundnaht-Registerstößen als Ansicht, wobei im oberen Teil der Figur die Verschweißung der Rohrwandregister und im unteren Teil der Figur die Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte durch lokal angesetzte und einwirkende Heizeinrichtungen veranschaulicht wird,
10 Teilschnitt B-B aus 9 als Querschnitt,
11 schematisch dargestellt die montageseitige Verbindung der Rohrwandregister an deren Steg-Steg-Registerstößen als Ansicht,
12 Einzelheit „E" aus 11 als Längsschnitt,
13 Teilschnitt C-C aus 11 als Querschnitt,
14 Teilschnitt D-D aus 4 als Querschnitt,
15 Teilschnitt I-I aus 4 als Querschnitt,
16 Seitenansicht des Steges bzw. des Halbsteges (für Rohr-Steg-Verbindung), schematisch dargestellt,
17 Schnitt F-F aus 16 als Querschnitt,
18 Schnitt G-G aus 16 als Querschnitt,
19 Schnitt H-H aus 16 als Querschnitt.
Erfindungsgemäß hergestellte Rohrwände 1 werden vorwiegend in nicht dargestellten Dampferzeugern von mit fossilen Brennstoffen beheizten Kraftwerken eingesetzt. Die Rohrwände 1 umfassen dabei eine in den meisten Fällen rechteckige bzw. quadratische Brennkammer sowie den darüber angeordneten Gaszug, in dem in der Regel aus Rohrschlangen gebildete Heizflächen angeordnet sind. D. h. in der Regel, dass vier Seitenwände als Rohrwände die Brennkammer bzw. den Gaszug des Dampferzeugers umfassen. Die jeweiligen Rohre der Rohrwände 1, die aus einer verschweißten Rohr-Steg-Rohr Kombination gebildet sind, führen ein durch die Verbrennung des fossilen Brennstoffes erhitztes Arbeitsmedium mit sich und geben es an weitere Prozesse weiter. Je nach Bauweise des Dampferzeuges können die Rohrwände 1 vertikal oder schräg berohrt oder aus einer Kombination aus Schräg- und Vertikalberohrung ausgebildet werden, d. h. die jeweiligen Rohre verlaufen innerhalb der Rohrwand 1 schräg bzw. unter einem Winkel oder vertikal. D. h. weiter, dass je nach Bauweise des Dampferzeugers bzw. der Rohrwand 1 eine unterschiedliche Zusammensetzung der Rohrwandbestandteile aus planen Rohrwandregistern 2, gebogenen Rohrwandregistern 2.1, Obergangs-Rohrwandregistern 2.2 und Eckbögen 28 gegeben sein kann. Bei nur schräg berohrten Rohrwänden 1 entfallen die Übergangs-Rohrwandregister 2.2 an den Übergängen von schräg zu vertikal berohrten Rohrwandbereichen während bei nur vertikal berohrten Rohrwänden 1 zusätzlich die Rohr-Ausbiegungen an den Ecken der Rohrwände 1 entfallen.
1 zeigt ein in einer Werkstatt fertig hergestelltes planes Rohrwandregister 2 auf, wobei eine Vielzahl solcher Rohrwandregister 2 zur Herstellung der Rohrwände 1 eines nicht dargestellten Dampferzeugers benötigt werden, indem die Rohrwandregister 2 an deren Steg-Steg- und Rundnaht-Registerstößen 6, 7, die die äußere Umrandung der Rohrwandregister 2 bilden, auf der Baustelle, d. h. montageseitig, miteinander verschweißt werden. Das plane Rohrwandregister 2 kann sowohl für vertikal- wie auch für schrägberohrte Rohrwände 1 eingesetzt werden und kann, wie in 1 dargestellt, rechteckig oder aber je nach Bedarf auch trapezförmig oder andersförmig ausgebildet werden. Es ist aus einer Vielzahl von Rohren 3, 3.1, zwischen den Rohren 3, 3.1 angeordneten Stegen 4 und an den Steg-Steg-Registerstößen 6 (d. h. der Registerstoß bzw. äußere Rand der sich längs bzw. parallel mit den Längsachsen der Rohre 3, 3.1 erstreckt) der Rohrwandregister 2 jeweils mit einem Halbsteg 5 ausgebildet. Die mittleren Rohre 3 sowie die Stege 4 bestehen aus 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen, vorzugsweise aus dem Werkstoff X10CrWMoVNb9-2 (T92), das jeweils äußerste Rohr 3.1 der beiden Seiten eines planen Rohrwandregisters 2 bestehen aus 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen oder aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff. Die Halbstege 5 bestehen aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff oder aus einem 9–12% chromhaltigen martensitischen Stahl, wobei bei letzterem Werkstoff eine aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehende Aufpufferung 21 auf die Längsseite der Halbstege 5 aufgebracht wird (siehe 5). Damit werden erfindungsgemäß die Rohrwandregister 2 entlang der Steg-Steg-Registerstöße 6 mit einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff ausgebildet. Sämtliche Rohre 3, 3.1, Stege 4 und Halbstege 5 eines Rohrwandregisters 2 werden mittels Schweißnähte 8 in der Werkstatt zu einem Rohrwandregister 2 verbunden, wobei die Schweißnähte 8 wie in 2 dargestellt als Kehlnähte oder auch in anderer Weise (Doppel HV-Nähte) ausgebildet sein können. Zur Anbringung der werkstattseitigen Schweißnähte 8 und der später montageseitig anzubringenden Schweißnähte 9 und 12 (siehe 9 und 11) an den Steg-Steg- und Rundnaht- Registerstößen 6, 7 sind entsprechende Anfasungen an den Stirnflächen der Rohre 3, 3.1, Stege 4 und Halbstege 5 vorgesehen. Bei der beispielsweise mittels Auftragschweißung angebrachten Aufpufferung 21 kann gemäß 5 die Anfasung bei deren Auftragung auf der Längsseite der Halbstege 5 gleich mitgebildet werden kann. Eventuell erforderlich werdende Wandöffnungen bzw. Ausbiegungen beispielsweise für Brenneröffnungen, Schauluken und dgl. in der Rohrwand 1 werden bei der Herstellung der jeweiligen Rohrwandregister 2 berücksichtigt, sind jedoch nicht in der 1 veranschaulicht.
Hinsichtlich der Verwendung bzw. des Einsatzes von nicht wärmezubehandelnden Werkstoffen sind Werkstoffe gefragt bzw. gemeint, die nach deren Verschweißen mit den zu verbindenden Bauteilen nicht anlasswärmebehandelt bzw. wärmenachbehandelt werden müssen.
Bezüglich der Wahl der Werkstoffe für die Rohre 3.1 und die Halbstege 5 der Rohrwandregister 2 wird derart verfahren, dass bei Ausführung der Halbstege 5 aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl die angrenzenden Rohre 3.1 vorzugsweise aus demselben Werkstoff bestehen. Bei Ausführung der Halbstege 5 aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff können die angrenzenden Rohre 3.1 vorzugsweise aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl sein, vorausgesetzt, dass die Halbstege 5 lang genug sind und der Einfluss der Schweißnaht 8 zwischen Halbsteg 5 und Rohr 3.1 gering ausfällt. Für den Fall, dass die Halbstege 5 sehr kurz sind und damit der Einfluss der Schweißnaht 8 zwischen Halbsteg 5 und Rohr 3.1 groß ausfällt, wird das angrenzende Rohr 3.1 vorzugsweise ebenfalls aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff ausgebildet.
Für den Fall, dass der Dampferzeuger mit schräg berohrten oder mit schräg- und vertikalberohrten Rohrwänden 1 ausgebildet ist, sind für die schrägberohrten Rohrwände 1 Rohrwandregister 2.1 erforderlich, deren Ende gemäß 6 gebogen wird und somit eine Ecke der Rohrwand 1 bildet. Zur Herstellung des Rohrwandregisters 2.1 wird ein wie oben beschrieben hergestelltes und planes Rohrwandregister 2 verwendet und an dessen Ende mittels entsprechender Biegewerkzeuge gebogen, so dass das Ende des Rohrwandregisters 2.1 zu einer Ecke geformt wird. Dabei wird vorzugsweise derart verfahren, dass die Rohre 3, 3.1 sowie die Stege 4 und Halbstege 5 am bogenseitigen Ende des Rohrwandregisters 2.1 zumindest einen kurzen geraden Bereich, d. h. eine definierte Schenkellänge Z₁, aufweisen und die Rohr- bzw. Stegenden somit nicht im Rohrbogen enden. Der gerade Bereich im Rohrauslauf erleichtert später die Verbindung des Rundnaht-Registerstoßes 7 auf der Baustelle. Die Schenkellänge Z, kann 0,3 bis mehrere Meter betragen. Des weiteren werden bei gebogenen Rohrwandregistern 2.1 neben Halbstegen 5 aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff die daran anliegenden Rohre 3.1 vorzugsweise ebenfalls aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff eingesetzt. Dies erleichtert die montageseitige Schweißverarbeitung am Steg-Steg-Registerstoß 6.
Alternativ zur Verwendung von an deren Enden gebogenen Rohrwandregistern 2.1 zur Bildung der Rohrwände 1 können plane Rohrwandregister 2 eingesetzt werden, die bei der bauseitigen Montage der Rohrwände 1 mit Eckbögen 28 an den Ecken der Rohrwände 1 verbunden werden. Dazu werden zeitlich parallel zu den Rohrwandregistern 2 Eckbögen 28 gemäß 7 vorzugsweise einzeln oder als Zwillings-Eckbögen in der Werkstatt gefertigt, wobei jeder der (Zwillings)-Eckbögen 28 einen Verbindungssteg 29 zur späteren montageseitigen Verbindung mit dem benachbarten (Zwillings)-Eckbogen 28 aufweist (entsprechend der Verbindung Rohr 3 und Steg 4), wobei der Verbindungssteg 29 mittels Schweißnaht 30 mit dem (Zwillings)-Eckbogen 28 verbunden wird. Der Einzel- oder Zwillings-Eckbogen 28 sowie der bzw. die daran angeschweißten) Verbindungssteg(e) 29 zur Bildung einer Rohr-Steg-Rohr-Verbindung bestehen aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff. Dies ermöglicht eine montageseitige Verbindung der Rohrwandregister 2 mit den Eckbögen 28 sowie Verbindungsstegen 29 mittels Schweißung ohne nachträgliche Anlasswärmebehandlung der Eckbögen 28 und Verbindungsstege 29. Die Entscheidung, ob gebogene Rohrwandregister 2.1 oder plane Rohrwandregister 2 in Verbindung mit Eckbögen 28 eingesetzt werden, muss bzw. kann aus kommerziellen und baulichen Gesichtspunkten getroffen werden. Während sich der Einsatz von gebogenen Rohrwandregistern 2.1 als kostengünstiger erweist kann der Einsatz von planen Rohrwandregistern 2 in Verbindung mit Eckbögen 28 Vorteile in Sachen Kompensation bei maßlichen Ungenauigkeiten im Eckenbereich der Rohrwände 1 verbuchen. Wie auch beim gebogenen Rohrwandregister 2.1 weisen die Eckbögen 28 an ihren Enden zumindest einen kurzen geraden Bereich, d. h. eine definierte Schenkellänge Z₂, auf, wobei die Schenkellänge Z₂ wenigstens einmal den Durchmesser des Eckbogenrohres (in der Regel zwischen 30–50 mm) ausmachen soll.
Für Dampferzeuger mit schräg- und vertikalberohrten Rohrwänden 1 werden des weiteren Übergangs-Rohrwandregister 2.2 gemäß 8 benötigt, die den besagten Übergang 32 der unterschiedlich berohrten Rohrwände 1 bewerkstelligen. Dazu werden zwei bereits entsprechend den Maßanforderungen gefertigte bzw. zugeschnittene, plane Rohrwandregister 2 zusammengesetzt, indem die Enden der Rohre 3, 3.1, der Stege 4 und der Halbstege 5 der beiden Rohrwandregister 2 am Übergangsbereich 32 durch Formstücke 24 und mittels Schweißnaht 25 verbunden werden, wobei die Formstücke 24 untereinander ebenfalls verschweißt sind. Wie aus der 8 ersichtlich, beschränkt sich die geometrische Form der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 nicht auf eine rechteckige Ausbildung (wie in 1, 3 und 4 dargestellt), sondern kann auf die baulichen Anforderungen der Rohrwand 1 abgestimmt werden. Des weiteren kann die Rohrteilung der schräg berohrten im Vergleich mit der vertikal berohrten Rohrwand 1 unterschiedlich sein, so dass beispielsweise auf ein Rohr 3, 3.1 im schräg berohrten Teil zwei Rohre 3, 3.1 im vertikal berohrten Teil der Rohrwand 1 kommen.
Um Maßungenauigkeiten hinsichtlich Teilungsunterschieden an den Rohrwandregistern 2, 2.1, 2.2 beim späteren montageseitigen Zusammensetzen bzw. Verschweißen der Rundnaht-Registerstöße 7 der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 sowie Wärmedehnungen bei der örtlichen Wärmebehandlung auf der Baustelle kompensieren zu können, kann an wenigstens einem der Stege 4 eines Rohrwandregisters 2, 2.1, 2.2 über einen Teilbereich seiner länglichen Erstreckung und ausgehend entweder von einem Ende des Steges 4 oder von beiden Enden des Steges 4 einen in Längsrichtung des Steges 4 ausgebildeten länglichen Montageschlitz 18 mit definierter Länge (beispielsweise 0,3 bis 1,0 m) und definierter Schlitzbreite (beispielsweise 3 bis 6 mm) angeordnet sein. 3 zeigt einen Montageschlitz 18 auf, der nur von einem Ende des Steges 4, d. h. von einem der beiden Rundnaht-Registerstöße 7, ausgeht. Dabei wird der aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehende Steg 4 im Bereich des Montageschlitzes 18 durch einen aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Steg 4.1 ersetzt, wobei die Länge des Steges 4.1 der Länge des Montageschlitzes 18 zusätzlich eines Übermaßes X von 10–100 mm entsprechen kann. Durch die Verwendung des aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehender Steges 4.1 wird es ermöglicht, den Montageschlitz 18 nach dem Anpassen und montageseitigen Verschweißen der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 mittels Schweißnaht 23 zu verschließen bzw. zu füllen, ohne diese Schweißnaht 23 nachträglich wärmebehandeln zu müssen. 11 zeigt mehrere zusammengeschweißte Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 auf, die mit einer Vielzahl von derartigen Montageschlitzen 18 ausgebildet sind. Beispielsweise kann jeder dritte, zweite oder jeder Steg 4 mit einem Montageschlitz 18 und somit einem Steg 4.1 ausgebildet sein. Ferner zeigt 11 beispielhaft Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 auf, die an beiden Enden der Stege 4 eines jeweiligen Rohrwandregisters 2, 2.1, 2.2, d. h. an beiden Rundnaht-Registerstößen 7, mit Montageschlitzen 18 und somit mit Stegen 4.1 ausgebildet sind.
Das spätere montageseitige Verschließen der Montageschlitze 18 mittels Schweißnähte 23 kann, insbesondere bei schmalen Stegen 4.1, dazu führen, dass die an den Steg 4.1 angrenzenden und aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehenden Rohre 3, 3.1 anschließend wärmebehandelt werden müssen. Diese eventuell erforderlich werdende Wärmebehandlung kann vermieden werden, indem im Bereich des Montageschlitzes 18 bzw. des Steges 4.1 die jeweils angrenzenden Rohre 3, 3.1 gemäß 12 mit einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff aufgeschuht werden. D. h., dass im Bereich des Montageschlitzes 18 bzw. des Steges 4.1 die Enden der aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehenden Rohre 3, 3.1 ersetzt werden durch aus nicht wärmezubehandeinden Werkstoff bestehenden Rohr-Aufschuhungen 19. Die Länge der Rohr-Aufschuhungen 19 werden dabei vorzugsweise der Länge der Stege 4.1 angepasst.
An Bereichen 26 der Dampferzeuger-Rohrwände 1, an denen Rohre 14 von innerhalb der Rohrwände 1 angeordneten und nicht dargestellten Rohrschlangen bzw. Heizflächen gemäß der 4, 14 und 15 durch die Rohrwand 1 hindurchgeführt werden bzw. hindurchtreten, werden innerhalb der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 Aufnahmemittel, die jeweils eine zum Durchtritt des Rohres 14 geeignete Durchtrittsöffnung 20 aufweisen und die aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehen, zur Aufnahme und zum Hindurchführen des Rohres 14 vorgesehen. Als Aufnahmemittel kann ein Füllblech 22 oder eine Hülse 13 dienen. Die Hülse 13 kommt in der Regel dann zum Einsatz, wenn der Steg 4 bzw. die beiden Halbstege 5 zwischen den Rohren 3, 3.1 ausreichend breit ist, um eine Hülse 13 aufzunehmen und im Steg 4 bzw. Halbstegen 5 mittels Schweißnaht 15 verschweißen zu können (siehe 14). In den Fällen, in denen der Steg 4 zu schmal ist, wird beispielsweise ein Rohr 3, 3.1 aus der Registerebene herausgebogen und der entstehende Freiraum mit einem Füllblech 22 gefüllt und mit den angrenzenden Rohren 3, 3.1 und/oder Stegen 4 und/oder Halbstegen 5 mittels Schweißnaht 15 verschweißt (siehe 4 und 15). Je nach geometrischer Anordnung der Bereiche 26 an den Rohrwänden 1, in denen die Rohre 14 einschließlich deren Hülsen 17 durch die Rohrwände 1 hindurchtreten, kann es sein, dass ein Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 keinen, einen oder mehrere Bereiche 26 mit Rohrdurchtritten aufweist. Die Abstände der durch die Rohrwände 1 hindurchgeführten Rohre 14 zueinander entspricht in der Regel dem Vielfachen der Rohrteilung innerhalb der Rohrwände 1, d. h. die Rohrdurchtritte fallen in der Regel konstruktiv gleich aus. Es ist ferner möglich, in das als Aufnahmemittel vorgesehene Füllblech 22 zusätzlich eine Hülse 13 zur Aufnahme des Rohres 14 einzusetzen und mittels Schweißnaht 15 miteinander zu verbinden. Siehe hierzu 14, wobei hier die Hülse 13 nicht im Steg 4, sondern im Füllblech 22 (siehe 22 in Klammer) angeordnet wird.
Nach der Herstellung bzw. Fertigstellung der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 in der Werkstatt (werkstattseitig) werden ebenfalls in der Werkstatt im nächsten Verfahrensschritt die Schweißnähte 8, 15, 21 und 25 sämtlicher Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 in einer nicht dargestellten ersten Heizeinrichtung anlasswärmebehandelt. Als erste Heizeinrichtung wird in der Regel ein aufgrund der Abmessungen der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 hierfür angepasster Ofen benutzt, in dem die Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 einzeln oder zu mehreren wärmebehandelt werden. Damit ist erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass ein erheblicher Teil der an den Rohrwandregistern anzubringenden Schweißnähte bereits werkstattseitig anlasswärmebehandelt wird und es somit diesbezüglich auf der Baustelle montageseitig keines weiteren Aufwandes mehr bedarf. Die obige Auflistung führt sämtliche mögliche Rohrwandregister bzw. sämtliche möglichen Schweißnähte für die Wärmebehandlung auf. Wie bereits angeführt, kann je nach Ausbildung der Dampferzeuger und somit auch der Rohrwände 1 nur eine Form der Rohrwandregister und deren Schweißnähte zur Anwendung kommen. Die Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte 8, 15, 21 und 25 innerhalb der ersten Heizeinrichtung wird vorteilhaft bei einer Temperatur von 740° bis 780°C und weiter vorteilhaft über eine Zeitspanne von 2 min/mm Wandstärke, mindestens jedoch über 60 min vorgenommen.
Nach Fertigstellung dieses Verfahrensschrittes können die Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 auf die Baustelle zur Errichtung der Rohrwände 1 eines zu erstellenden und nicht dargestellten Dampferzeugers gebracht werden. Dazu werden im nächsten Verfahrensschritt die Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 auf der Baustelle, d. h. montageseitig, an ihren Rundnaht-Registerstößen 7 mittels Schweißnähte 9 verbunden (9, 10 und 12 zeigen die Verbindung zweier Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2). Zum Anbringen der Rund-Schweißnähte 9 sind gemäß der 12 die Stege 4, 4.1 sowie die Halbstege 5 werkstattseitig etwas kürzer als die Rohre 3, 3.1 ausgebildet, so dass ein Freiraum zum Fertigen der Rund-Schweißnähte 9 an den Rohren 3, 3.1 entsteht. Nach dem Anbringen der Rund-Schweißnähte 9 werden Füllbleche 27 in den Freiraum eingesetzt und mittels Schweißnaht 9.1 mit den Rohren 3, 3.1 sowie den Stegen 4, 4.1 bzw. Halbstegen 5 verbunden. Werden anstelle der gebogenen Rohrwandregister 2.1 Eckbögen 28 für die Bildung der Ecken in schrägberohrten Rohrwänden 1 verwendet, so werden nunmehr die Eckbögen 28 einschließlich deren Verbindungsstege 29 mit den planen Rohrwandregistern 2 mittels Schweißnähte 9, 9.1 verbunden.
Im Anschluss an diesen Verfahrensschritt erfolgt der nächste Verfahrensschritt auf der Baustelle, bei dem die Schweißnähte 9, 9.1 mittels im Bereich der Schweißnähte 9, 9.1, d. h. lokal, und beidseitig an den Rohrwandregistern 2, 2.1, 2.2 angebrachten zweiten Heizeinrichtungen 10 anlasswärmebehandelt werden, siehe hierzu den unteren Bereich der 9 und 10. Die Größe des Anlass- bzw. Glühbereiches und einzelne Anlassparameter werden entsprechend den Anforderungen vorab festgelegt, d. h. der Wärmeeinbringbereich, die Aufheiz- und Abkühlgradienten werden vorab exakt definiert. Abhängig von konstruktiven und geometrischen Bedingungen können zusätzliche dritte Heizeinrichtungen 11 im Nachbarbereich der zweiten Heizeinrichtung 10 eingesetzt werden, die eine Stützwärme erzeugen zur Reduzierung des Temperaturgradienten und der aus der Temperaturdifferenz resultierenden Beanspruchung. Bei der zweiten wie auch bei der dritten Heizeinrichtung 10, 11 kann es sich um geometrisch angepasste Widerstands-Glühkassetten handeln, die erforderlichenfalls auch den Bereich der Schweißnaht 23 nach dem Verschließen der Montageschlitze 18 abdecken und damit wärmebehandeln. Der Glühbereich für eine Wärmebehandlung kann sich über die gesamte Rohrwandregisterbreite bzw. über definierte Bereiche der Registerbreite bzw. einzelne Rundnahtbereiche bzw. einzelne Montageschlitzbereiche erstrecken. Wie bei der Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte 8, 15, 21 und 25 in der Werkstatt wird auch hier die Anlasswärmebehandlung vorteilhaft bei einer Temperatur von 740° bis 780°C und weiter vorteilhaft über eine Zeitspanne von 2 min/mm Wandstärke, mindestens jedoch über 60 min vorgenommen.
Nach der bauseitigen Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte 9, 9.1 und ggf. 23 werden im nächsten Verfahrensschritt die Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 (11 und 13 zeigen die Verbindung mehrerer Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2) an deren Steg-Steg-Registerstößen 6 mittels Schweißnähte 12 zu kompletten Rohrwänden 1 verbunden. Eine Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte 12 ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau der einzelnen Bestandteile der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 nicht erforderlich.
Nach dem montageseitigen Zusammenbau der Rohrwände 1 können die Rohre 14 der innerhalb der Rohrwände 1 angeordneten und nicht abgebildeten Rohrschlangen durch die in den Rohrwänden 1 vorgesehenen Aufnahmemittel, als da sind Hülsen 13 oder Füllbleche 22 hindurchgeführt und mit diesen gemäß 14 oder 15 mittels Schweißung verbunden werden. Dazu werden die vorbereiteten Rohre 14, die eine aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehende und im Durchtrittsbereich der Rohrwand 1 mit dem Rohr 14 verschweißte Hülse 17 aufweist bzw. damit vorbereitet ist, in die Hülse 13 oder in das Füllblech 22 eingeführt, so dass die Hülse 13 oder das Füllblech 22 und die Hülse 17 eine Verbindungsstelle bilden. Anschließend werden die beiden Hülsen 13 und 17 bzw. das Füllblech 22 und die Hülse 17 mittels Schweißnaht 16 montageseitig verbunden. Eine nachfolgende Anlasswärmebehandlung der Schweißnaht 16 ist wegen der erfindungsgemäßen Ausführung der Verbindungsstelle nicht erforderlich.
Um auf der Baustelle die Möglichkeit zu haben, entsprechend benötigte Bauteile an die Rohrwand 1 des Dampferzeugers anschweißen zu können, ohne anschließend eine Anlasswärmebehandlung durchführen zu müssen, können entsprechende Vorkehrungen geschaffen werden. Dazu werden die Montage-Schweißverbindungsstellen, d. h. die Stellen, an denen auf der Baustelle andere Bauteile angeschweißt werden, von nicht dargestellten und überwiegend aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehenden Anschweißteilen, beispielsweise Anschweißbacken, werkstattseitig mit einer aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Plattierung und/oder einem aus nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden geschmiedeten oder gewalzten Halbzeug und/oder einer aus einem nicht wärmezubehandelnden Schweißgut bestehenden Auffütterung ausgebildet und die Anschweißteile werden anschließend werkstattseitig mit dem Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 verschweißt und anschließend in der ersten Heizeinrichtung anlasswärmebehandelt.
Gemäß der 16 und 18 sind die rohrangrenzenden Seitenflächen 31 der Stege 4, 4.1 und Halbstege 5 mit Naturwalzkanten von jeweils bis zu 2 mm ausgebildet (siehe 18). Dies dient zur Limitierung des Restspaltes der Verschweißung zwischen Rohr 3, 3.1 und Steg 4, 4.1 bzw. Halbsteg 5 sowie als Grundlage zur Anwendung optimierter Schweißparameter in bezug auf reduzierte Schweißspannungen. Ferner können gemäß der 16, 17 und 19 die rohrangrenzenden Seitenflächen 31 der Stege 4, 4.1 und Halbstege 5 im Bereich der örtlichen Wärmebehandlung der Rundnaht-Registerstöße 7 mit einer Anfasung für eine Doppel-HV-Naht ausgebildet werden, so dass werkstattseitig die Verbindung Rohr-Steg als Vollanschluss erfolgen kann. Der Bereich Y der Anfasung für eine Doppel-HV-Naht kann zwischen 20 und 200 mm betragen.
Für die Rohre 3, 3.1, Stege 4, Halbstege 5, Formstücke 24 und Füllbleche 27 aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl wird vorzugsweise der Werkstoff X10CrWMoVNb9-2 (T92) eingesetzt. Alternativ dazu kann der Werkstoff VM12-SHC (Werksbezeichnung der Fa. Vallourec-Mannesmann) eingesetzt werden. Für die aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Bauteile der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 wird vorzugsweise Alloy 617 (NiCr23Co12Mo) oder Alloy 617mod. (NiCr23Co12Mo mod.) eingesetzt. Für die Aufnahmemittel 13, 22 können alternativ dazu auch entsprechende hitzebeständige austenitische Werkstoffe eingesetzt werden.
Die Füllschweißungen im Bereich der montageseitigen Rundnaht-Registerstöße 7 (Schweißnähte 9.1) und der Montageschlitze 18 (Schweißnähte 23) werden bevorzugt mittels WIG-Verfahren ausgeführt.
Zur Reduzierung von Spannungen und Verwerfungen können die maschinell und werkstattseitig ausgeführten UP-Schweißverbindungen der Rohre 3, 3.1 mit den Stegen 4, 4.1 bzw. Halbstegen 5 vorgewärmt werden.
Um das Auftreten von Rissen während der Herstellung und Verarbeitung der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 in der Werkstatt auszuschließen, können Zwischenglühungen vor der Komplettierung mit anschließender Endwärmebehandlung der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 vorgenommen werden.
Um den Glühbereich der Rohrwandregister 2, 2.1, 2.2 während der Anlasswärmebehandlung von Kräften zu entlasten kann jeweils bezogen auf den Anwendungsfall mittels hydraulischer oder mechanischer Hilfskonstruktionen eine Kraftumlenkung des Eigengewichts erfolgen.
Für das Verschweißen der aus 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen bestehenden Rohre 3, 3.1, Stege 4, Halbstege 5 Formstücke 24 und Füllbleche 27 untereinander wird vorzugsweise ein artgleicher Schweißzusatzwerkstoff verwendet.
Für das Verschweißen der aus nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Rohre 3.1, Stege 4.1, Halbstege 5, Hülsen 13, Füllbleche 22, Eckbögen 28, Verbindungsstege 29 an Eckbögen 28 und Aufpufferungen 21 untereinander wird vorzugsweise ein artgleicher Schweißzusatzwerkstoff verwendet.
Für das Verschweißen der aus 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen bestehenden Rohre 3, 3.1, Stege 4, Halbstege 5, Formstücke 24 und Füllbleche 27 mit den aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Rohren 3.1 und/oder Stegen 4.1 und/oder Halbstegen 5 und/oder Hülsen 13 und/oder Füllblechen 22 und/oder Eckbögen 28 und/oder Verbindungsstege 29 an Eckbögen 28 und/oder Aufpufferungen 21 wird vorzugsweise ein nicht wärmezubehandelnder Schweißzusatzwerkstoff verwendet.

1: Rohrwand
2: Rohrwandregister
2.1: Rohrwandregister
2.2: Rohrwandregister
3: Rohr
3.1: Rohr
4: Steg
4.1: Steg
5: Halbsteg
6: Steg-Steg-Registerstoß
7: Rundnaht-Registerstoß
8: Schweißnaht, werkstattseitig
9: Schweißnaht, montageseitig
9.1: Schweißnaht, montageseitig
10: Zweite Heizeinrichtung
11: Dritte Heizeinrichtung
12: Schweißnaht, montageseitig
13: Hülse
14: Rohr einer Rohrschlange
15: Schweißnaht, werkstattseitig
16: Schweißnaht, montageseitig
17: Hülse
18: Montageschlitz
19: Rohr-Aufschuhung
20: Durchtrittsöffnung
21: Aufpufferung
22: Füllblech am Rohrdurchtritt
23: Schweißnaht, montageseitig (Verschließen Montageschlitz)
24: Formstück
25: Schweißnaht, werkstattseitig
26: Rohrwandbereich mit Rohrdurchtritt
27: Füllblech am Rundnaht-Registerstoß
28: Eckbogen
29: Verbindungssteg am Eckbogen
30: Schweißnaht, werkstattseitig
31: Rohrangrenzende Seitenfläche der Stege und Halbstege
32: Übergang zwischen schräg und vertikal verlaufenden Rohren der Rohrwand

Claims

Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stählen, wobei die Rohrwände (1) aus einer Rohr-Steg-Rohr-Kombination gebildet und aus einer Vielzahl von wenigstens einen der Rohrwandbestandteile aus planen Rohrwandregistern (2), gebogenen Rohrwandregistern (2.1), Übergangs-Rohrwandregistern (2.2) und Eckbögen (28) zusammengesetzt sind und mit jeweils einer Durchtrittsöffnung (20) ausgebildeten Aufnahmemittel (13, 22) an Rohrwand-Bereichen (26) ausgebildet sind, an denen Rohre (14) durch die Rohrwand (1) hindurchgeführt sind und die Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) an deren Peripherie längsseitig Steg-Steg-Registerstöße (6) und querseitig Rundnaht-Registerstöße (7) aufweisen und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, a) Herstellung der planen und/oder gebogenen und/oder Übergangs-Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) und/oder Eckbögen (28) werkstattseitig durch Verbinden der Rohre (3, 3.1), Stege (4) und der Halbstege (5) mittels Schweißnähte (8) sowie der Aufnahmemittel (13, 22) mittels Schweißnähte (15) zu Rohrwandregistern (2, 2.1, 2.2), wobei die Übergangs-Rohrwandregister (2.2) mit Formstücken (24) ausgebildet sind, die am Übergang (32) mit den Enden der schräg und der vertikal verlaufenden Rohre (3, 3.1) mittels Schweißnaht (25) verbunden sind und durch Verbinden des Eckbogens (28) mit einem Verbindungssteg (29) mittels Schweißnaht (30) und wobei die mittleren Rohre (3) und die Stege (4) aus einem 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stahl und das jeweils äußerste Rohr (3.1) der beiden Seiten eines Rohrwandregisters (2, 2.1, 2.2) aus einem 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stahl oder aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehen, die an den Steg-Steg-Registerstößen (6) angeordneten Halbstege (5) aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehen oder aus einem 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stahl bestehen und auf diesen entlang der beiden Steg-Steg-Registerstöße (6) eine aus einem Werkstoff bestehende Aufpufferung (21) aufgebracht wird, die keiner Anlasswärmebehandlung bedarf, die Aufnahmemittel (13, 22) aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehen, die Eckbögen (28) mit Verbindungsstegen (29) aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehen und wobei die Formstücke (24) aus einem 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stahl oder aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehen, b) Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte (8, 15, 21, 25) der hergestellten Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) mittels einer ersten Heizeinrichtung werkstattseitig, c) Verbinden der planen und/oder gebogenen und/oder Übergangs-Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) und/oder Eckbögen (28) an deren Rundnaht-Registerstößen (7) unter Einsetzung von Füllblechen (27) mittels Schweißnähte (9, 9.1) montageseitig, wobei die Füllbleche (27) aus einem 9–12% chromhaltigen, martensitischen Stahl bestehen, d) Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte (9, 9.1) an den Rundnaht-Registerstößen (7) der Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) und/oder Eckbögen (28) mittels im Bereich der Schweißnähte (9, 9.1) und beidseitig an den Rohrwandregistern (2, 2.1, 2.2) angebrachte zweite Heizeinrichtungen (10) montageseitig, e) Verbinden der planen und/oder gebogenen und/oder Übergangs-Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) und/oder Eckbögen (28) an deren Steg-Steg-Registerstößen (6) mittels Schweißnähte (12) montageseitig ohne nachfolgende Anlasswärmebehandlung dieser Schweißnähte (12), f) Hindurchführen der mit aufgesetzten Hülsen (17) vorbereiteten Rohre (14) durch die jeweiligen Aufnahmemittel (13, 22) der Rohrwände (1), wobei die aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff vorbereiteten Hülsen (17) jeweils im Durchtrittsbereich der Rohrwand (1) angeordnet und mit dem Rohr (14) verbunden sind, und Verbinden der Hülse (17) mit dem Aufnahmemittel (13, 22) mittels Schweißnaht (16) montageseitig ohne nachfolgende Anlasswärmebehandlung dieser Schweißnähte (16).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckbögen (28) als Einzel- oder Zwillingsbogen ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu Schritt a) wenigstens einer der Stege (4) eines Rohrwandregisters (2, 2.1, 2.2) über einen Teilbereich seiner länglichen Erstreckung und ausgehend entweder von einem Ende des Steges (4) oder von beiden Enden des Steges (4) einen in Längsrichtung des Steges (4) ausgebildeten Montageschlitz (18) für den Ausgleich von Maßungenauigkeiten aufweist und dass der aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehende Steg (4) im Bereich des Montageschlitzes (18) durch einen aus einem Werkstoff bestehenden Steg (4.1) ersetzt wird, der nicht wärmenachbehandelt werden muss.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu Schritt c) des Anspruches 1 die Montageschlitze (18) nach dem Ausgleich von Maßungenauigkeiten an den Rohrwandregistern (2, 2.1, 2.2) montageseitig mittels Schweißnähte (23) verschlossen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu Schritt d) des Anspruches 1 eine Anlasswärmebehandlung der Schweißnähte (23) an den Montageschlitzen (18) der Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) mittels im Bereich der Schweißnähte (23) und beidseitig an den Rohrwandregistern (2, 2.1, 2.2) angebrachte zweite Heizeinrichtungen (10) montageseitig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Steges (4.1) der Länge des Montageschlitzes (18) zuzüglich eines Übermaßes (X) von 10 bis 100 mm entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder alle Rohre (3, 3.1) eines Rohrwandregisters (2, 2.1, 2.2) an deren Rundnaht-Registerstoß (7) mit einer Rohr-Aufschuhung (19) aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre (3, 3.1) in unmittelbarer Nachbarschaft eines Montageschlitzes (18) mit einer Rohr-Aufschuhung (19) ausgebildet werden und die Länge der Rohr-Aufschuhung (19) der Länge des Steges (4.1) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel als Füllblech (22) ausgebildet ist und dieses eine Öffnung verschließt, die durch das Ausbiegen wenigstens eines Rohres (3, 3.1) im Rohrwandbereich (26) mit Rohrdurchtritt entsteht, wobei das Füllblech (22) mit den die freigewordene Öffnung umgebenden Rohre (3, 3.1) und/oder Stege (4, 4.1) und/oder Halbstege (5) mittels Schweißnaht (15) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel als Hülse (13) ausgebildet ist und diese entweder innerhalb eines Steges (4) oder innerhalb zweier Halbstege (5) oder innerhalb eines Füllbleches (22) angeordnet und mit diesem verschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu Schritt d) zusätzliche dritte Heizeinrichtungen (11) im Nachbarbereich der im Bereich der Schweißnähte (9, 9.1) und beidseitig an den Rohrwandregistern (2, 2.1, 2.2) angebrachten zweiten Heizeinrichtungen (10) zur Erzeugung von Stützwärme eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehenden Halbsteges (5) das angrenzende Rohr (3.1) ebenfalls aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 5 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anlasswärmebehandlung der Glühbereich der Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) von Kräften entlastet wird mittels Kraftumlenkung des Eigengewichtes durch eine hydraulische oder mechanische Hilfskonstruktion.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (4, 4.1) und Halbstege (5) an deren rohrangrenzenden Seitenflächen (31) mit Naturwalzkanten von jeweils bis zu 2 mm ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrangrenzenden Seitenflächen (31) der Stege (4, 4.1) und Halbstege (5) im Bereich der Rundnaht-Registerstöße (7) mit einer Anfasung für eine Doppel-HV-Naht ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Füllschweißungen ausgebildeten Schweißnähte (9.1, 23) an den Füllblechen (27) und/oder an den Montageschlitzen (18) mittels WIG-Verfahren hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem werkstattseitigen Verbinden der Stege (4, 4.1) und der Halbstege (5) mit den Rohren (3, 3.1) mittels Schweißnaht (8) diese Bauteile vorgewärmt und anschließend die Schweißnähte (8) mittels UP-Schweißverfahren hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu Schritt a) im Verlauf der Herstellung der Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) Teile bzw. Segmente der noch nicht komplettierten Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) zwischengeglüht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das montageseitige Anschweißen von Bauteilen geeignete Montage-Schweißverbindungsstellen von zusätzlichen und überwiegend aus 9–12% chromhaltigem, martensitischem Stahl bestehenden Anschweißteilen werkstattseitig mit einer aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Plattierung und/oder einem aus nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehendem geschmiedeten oder gewalzten Halbzeug und/oder einer aus einem nicht wärmezubehandelnden Schweißgut bestehenden Auffütterung ausgebildet werden und die Anschweißteile anschließend werkstattseitig mit dem Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) verschweißt werden bevor sie Schritt b) unterzogen werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verschweißen der aus 9–12% chromhaltigen martensitischen Stählen bestehenden Rohre (3, 3.1), Stege (4), Halbstege (5), Formstücke (24) und Füllbleche (27) untereinander ein artgleicher Schweißzusatzwerkstoff verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verschweißen der aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Rohre (3.1), Stege (4.1), Halbstege (5), Hülsen (13), Füllbleche (22), Eckbögen (28), Verbindungsstege (29) an Eckbögen (28) und Aufpufferungen (21) untereinander ein artgleicher Schweißzusatzwerkstoff verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verschweißen der aus 9–12% chromhaltigen martensitischen Stählen bestehenden Rohre (3, 3.1) und/oder Stege (4) und/oder Halbstege (5) und/oder Formstücke (24) und/oder Füllbleche (27) mit den aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehenden Rohren (3.1) und/oder Stegen (4.1) und/oder Halbstegen (5) und/oder Hülsen (13) und/oder Füllbleche (22) und/oder Eckbögen (28) und/oder Verbindungsstege (29) an Eckbögen (28) und/oder Aufpufferungen (21) ein Schweißzusatzwerkstoff verwendet wird, der keiner Wärmenachbehandlung bedarf.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als 9–12% chromhaltiger martensitischer Stahl der Werkstoff X10CrWMoVNb9-2 eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als nicht wärmezubehandelnder Werkstoff der Werkstoff NiCr23Co12Mo mod oder NiCr23Co12Mo eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Schritt a) für die Herstellung gebogener Rohrwandregister (2.1) die Halbstege (5) und die jeweils äußersten Rohre (3.1) aus einem nicht wärmezubehandelnden Werkstoff bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung von schräg berohrten Rohrwänden (1) plane und gebogene Rohrwandregister (2, 2.1) oder plane Rohrwandregister (2) und Eckbögen (28) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung von vertikal berohrten Rohrwänden (1) plane Rohrwandregister (2) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung von schräg und vertikal berohrten Rohrwänden (1) plane, gebogene und Übergangs-Rohrwandregister (2, 2.1, 2.2) oder plane und Übergangs-Rohrwandregister (2, 2.2) und Eckbögen (28) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlasswärmebehandlung bei einer Temperatur von 740 bis 780°C erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlasswärmebehandlung über eine Zeitspanne von 2 min/mm Wandstärke, mindestens jedoch über 60 min erfolgt.