DE102011056418B4 - Load-bearing reinforcement of internally pressurized hollow bodies - Google Patents

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Abstract

Innendruckbeaufschlagbarer, hochtemperaturbeständiger Hohlkörper, umfassend- einen Grundkörper zur Aufnahme von Fluiden mit Temperaturen höher als etwa 100 °C,- eine den Grundkörper außenseitig umschließende Faserarmierung mit einem relativ zum Grundkörper geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einem Innendurchmesser, der bei Raumtemperatur den Außendurchmesser des Grundkörpers übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass- sich zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung ein Medium befindet, das eine Verringerung des Abstands zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung erlaubt, wobei das Medium eine den Grundkörper umschließende feste Zwischenschicht aufweist, die entweder aus einem keramischen Material besteht oder durch eine Wärmebehandlung oder Pyrolyse entstanden ist und welche Risse, Spalten und/oder Poren aufweist.High-temperature-resistant hollow body that can be subjected to internal pressure, comprising- a base body for holding fluids with temperatures higher than about 100 °C,- a fiber reinforcement surrounding the base body on the outside with a lower thermal expansion coefficient relative to the base body and an inner diameter that exceeds the outer diameter of the base body at room temperature, characterized in that- between the base body and the inside of the fiber reinforcement there is a medium that allows the distance between the base body and the inside of the fiber reinforcement to be reduced, the medium having a solid intermediate layer enclosing the base body, which is either made of a ceramic material exists or is the result of heat treatment or pyrolysis and which has cracks, fissures and/or pores.

Description

Die Erfindung betrifft einen innendruckbeaufschlagbaren, hochtemperaturbeständigen Hohlkörper, der einen Grundkörper zur Aufnahme von heißen Fluiden und eine den Grundkörper außenseitig umschließende Faserarmierung aufweist, wobei die Faserarmierung einen relativ zum Grundkörper geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einen Innendurchmesser hat, der bei Raumtemperatur den Außendurchmesser des Grundkörpers übersteigt.The invention relates to a high-temperature-resistant hollow body that can be subjected to internal pressure, which has a base body for holding hot fluids and a fiber reinforcement surrounding the base body on the outside, the fiber reinforcement having a lower thermal expansion coefficient relative to the base body and an inner diameter that exceeds the outer diameter of the base body at room temperature.

Der Begriff Hochtemperatur ist je nach Werkstoffklasse unterschiedlich definiert und gilt beispielsweise für Polymere und Leichtmetalle bereits für Temperaturen oberhalb von etwa 200 °C, für Stähle ab etwa 700 °C und für Keramiken oberhalb von etwa 1000 °C.The term high temperature is defined differently depending on the material class and applies, for example, to temperatures above around 200 °C for polymers and light metals, from around 700 °C for steel and above around 1000 °C for ceramics.

Metallische Rohre und Druckbehälter aus martensitischen Stählen, typischerweise mit Wandstärken bis 50 mm, können in der Regel auf Dauer nur bis etwa 650 - 750 °C an atmosphärischer Luft und bei Fluiddrücken im Inneren der Bauteile von etwa 300 bar eingesetzt werden. Auf Grund des Kriechverhaltens der Metalle sowie aus Sicherheitsgründen sind höhere Drücke und höhere Temperaturen in solchen Druckbehältern nicht realisierbar. Dabei könnte durch eine Erhöhung der Prozesstemperaturen und -Drücke beispielsweise der thermische Wirkungsgrad von Kraftwerken erheblich gesteigert werden. Aus dem Stand der Technik sind in dieser Hinsicht folgende Verbesserungsvorschläge bekannt:

  • In DE 10 2006 038 713 A1 wird eine zweischichtige Armierung von druckbeaufschlagten Behältern und Rohren aus Stahl vorgeschlagen, um die Einsatzgrenze um mindestens 200 °C durch eine Reduzierung der Kriechdehnung zu erhöhen. Durch den Einsatz von Keramik für diese Schichten wird eine Funktionentrennung vom dichten Grundkörper aus Metall und dem hochtemperatur- und kriechbeständigen keramischen Mantel vorgeschlagen. Die beiden Schichten bestehen dabei zwingend aus Faserverbundwerkstoffen, und zwar aus einer ersten dem Metall zugewandten thermoisolierenden Schicht aus CMC-Werkstoffen (Ceramic Matrix Composites) sowie aus mindestens einer weiteren Schicht, die ebenfalls aus einem Faserverbundwerkstoff FVW (kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff CFK, CMC) hergestellt ist.
Metallic pipes and pressure vessels made of martensitic steels, typically with wall thicknesses of up to 50 mm, can usually only be used in the long term at atmospheric air up to about 650 - 750 °C and at fluid pressures inside the components of about 300 bar. Due to the creep behavior of the metals and for safety reasons, higher pressures and higher temperatures cannot be achieved in such pressure vessels. By increasing the process temperatures and pressures, for example, the thermal efficiency of power plants could be increased significantly. In this regard, the following suggestions for improvement are known from the prior art:
  • In DE 10 2006 038 713 A1 a two-layer reinforcement of pressurized steel containers and pipes is proposed in order to increase the application limit by at least 200 °C by reducing the creep strain. By using ceramics for these layers, a separation of functions from the dense base body made of metal and the high-temperature and creep-resistant ceramic jacket is proposed. The two layers must consist of fiber composite materials, namely a first, metal-facing, thermally insulating layer made of CMC materials (Ceramic Matrix Composites) and at least one other layer, which is also made of a fiber composite material FVW (carbon fiber reinforced plastic CFRP, CMC). .

Dieser Aufbau hat jedoch folgende Nachteile:

  • - Die Herstellung zweier Schichten aus Faserverbundwerkstoffen ist aufwändig, drei Wärmebehandlungsschritte (Vernetzung der 1. CMC-Schicht, Pyrolyse der 1. CMC-Schicht, Vernetzung der 2. FVW-Schicht) sind dabei notwendig.
  • - CMC-Werkstoffe erfordern zum einen hohe Herstelltemperaturen (mindestens 1000 °C und höher); deren Matrix ist zudem rissbehaftet, so dass nur geringe Schubspannungen auftreten dürfen.
  • - Es besteht ein großer Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des metallischen Grundkörpers und der ersten CMC-Schicht.
However, this structure has the following disadvantages:
  • - The production of two layers of fiber composite materials is complex, three heat treatment steps (crosslinking of the 1st CMC layer, pyrolysis of the 1st CMC layer, crosslinking of the 2nd FVW layer) are necessary.
  • - On the one hand, CMC materials require high production temperatures (at least 1000 °C and higher); their matrix is also prone to cracks, so that only low shear stresses may occur.
  • - There is a big difference between the thermal expansion coefficient of the metallic base body and the first CMC layer.

In DE 22 23 852 A wird ein mit Draht umwickelter Druckkessel mit geringem Gewicht zur Aufnahme von Fluiden unter wiederholtem zyklischem Unterdrucksetzen und Entspannen beschrieben, der eine dünne Metallinnenauskleidung und eine nur an dem gewölbten Teil des Kessels (zum Zwecke der Lastverteilung an der gekrümmten Metallflansch-Metallauskleidung-Verbindungsstelle) angebrachte und damit verbundene Lastverteilungsschicht aufweist. Diese Schicht (zum Abbau von Kerbspannungen) kann aus einem harzimprägnierten Faser- oder Fadengewebe aufgebaut und mittels eines Klebstoffes mit dem gewölbten Teil verbunden sein. Die Zwischenschicht kann auch als Doppelschicht ausgeführt sein. Hierfür wird zwischen der Lastverteilungsschicht und dem mit Draht umwickelten Gehäuse eine Schergleit-Zwischenschicht (Keilschicht) angebracht. Diese zweite Schicht kann elastisch sein und aus einem nachgiebigen kautschukartigen, polymeren Werkstoff bestehen. In der zugehörigen Patentschrift ist statt der zweiten die erstere Schicht als fakultativ dargestellt. Durch die Deformation der Zwischenschicht ist es möglich, dass die bei der Druckentlastung des Kessels auftretenden plastischen Deformationen im Bereich um eine Metallkappe nicht zu einem Faltenwurf führen, sondern durch die elastische Zwischenschicht abgebaut werden.In DE 22 23 852 A describes a lightweight, wire-wound pressure vessel for containing fluids under repeated cyclic pressurization and depressurization, having a thin metal inner liner and one attached only to the dome portion of the vessel (for load distribution purposes at the curved metal flange-metal liner junction) and associated load sharing layer. This layer (to reduce notch stresses) can be composed of a resin-impregnated fiber or thread fabric and connected to the curved part by means of an adhesive. The intermediate layer can also be designed as a double layer. A shear slip interface (wedge layer) is placed between the load distribution layer and the wire-wrapped housing. This second layer may be elastic and made of a resilient rubbery polymeric material. In the associated patent, the first layer is shown as optional instead of the second. Due to the deformation of the intermediate layer, it is possible that the plastic deformations that occur when the boiler is depressurized in the area around a metal cap do not lead to folds, but are instead dissipated by the elastic intermediate layer.

Aufgrund einer geringen Hochtemperaturbeständigkeit der elastischen Zwischenschicht bietet ein solcher Druckkessel keine Anwendung zur Verbesserung der Warmfestigkeit bzw. Kriechbeständigkeit der Metallauskleidung bei hohen Temperaturen, wie z.B. bei Temperaturen oberhalb von 550 °C. Aus ähnlichen Gründen ist auch der Einsatz der folgenden zwei Druckbehälterarten bei hohen Temperaturen begrenzt:

  • Der Druckbehälter der DE 1 650 057 A hat eine gewellte Innenwandung aus Metall sowie eine glasfaserverstärkte Außenwandung. Die Wellentäler der Innenwandung werden von einem elastisch verformbaren und inkompressiblen Material (einem federnden Füllmittel, z.B. einem Harz) ausgefüllt. Bei der Ausdehnung der metallischen Innenwand verformt sich das im Bereich der Wellentäler befindliche federnde Füllmittel und überträgt einen angemessenen Anteil der Belastung von der Innenwand auf die Außenwandung. Die Außenwandung wird im Bereich der Wellentäler über dem Füllmittel und im Bereich der Scheitel unmittelbar auf dem Metallmantel aufgewickelt.
Due to the low high-temperature resistance of the elastic intermediate layer, such a pressure vessel cannot be used to improve the high-temperature strength or creep resistance of the metal lining at high temperatures, such as at temperatures above 550°C. For similar reasons, the following two types of pressure vessels are also limited for use at high temperatures:
  • The pressure vessel DE 1 650 057 A has a corrugated inner wall made of metal and a glass fiber reinforced outer wall. The troughs of the inner wall are filled with an elastically deformable and incompressible material (a resilient filler, for example a resin). With the expansion of the metallic inner wall, the elastic located in the area of the wave troughs deforms filler and transfers a reasonable proportion of the load from the inner wall to the outer wall. The outer wall is wound in the area of the wave troughs above the filler and in the area of the peaks directly onto the metal jacket.

Ein ähnliches Prinzip zeigt W02011/030019 A1 . Der darin offenbarte Behälter weist einen Innenmantel zur Aufnahme von Hochdruckgasen sowie eine den Innenmantel umschließende Verstärkungsstruktur auf; der Innenmantel ist mit Konstruktionsmitteln - und zwar in Form einer Welligkeit seiner Wandung - versehen, die für eine Limitierung der Verformung der Verstärkungsstruktur in Richtung der Behälterachse sorgt, wenn der Behälter einem inneren Druck ausgesetzt wird. Die Verstärkungsstruktur liegt unmittelbar an den Wellenbergen des Innenmantels an, während in den Wellentälern eine Kompressionszone aus einem weichen Material vorliegen kann.A similar principle shows W02011/030019 A1 . The container disclosed therein has an inner shell for containing high-pressure gases and a reinforcement structure enclosing the inner shell; the inner shell is provided with construction means - namely in the form of undulations in its wall - which ensure limitation of the deformation of the reinforcing structure in the direction of the container axis when the container is subjected to internal pressure. The reinforcement structure is in direct contact with the crests of the inner shell, while a compression zone made of a soft material can be present in the troughs of the waves.

Die Lehre der beiden vorgenannten Druckschriften verfolgt einzig den Zweck, mechanische Deformationen der Faserarmierung unter den im Inneren des Grundkörpers entstehenden hohen Drücken durch eine Art Knautschzone durch die wellige Grundkörperwandung zu reduzieren. Eine Hochtemperatur-Anwendung wird darin nicht in Betracht gezogen und wäre wegen einer unmittelbaren Berührung zwischen dem Grundkörper und der Faserarmierung auch nicht günstig.The teaching of the two aforementioned documents pursues the sole purpose of reducing mechanical deformations of the fiber reinforcement under the high pressures occurring inside the base body through a kind of crumple zone through the corrugated base body wall. A high-temperature application is not considered therein and would also not be favorable because of direct contact between the base body and the fiber reinforcement.

In der US 3 508 677 A wird ein nichtmetallischer Behälter zur Aufbewahrung von Gasen unter extrem hohen Drücken über längere Zeit beschrieben, der aus einer inneren Auskleidung aus einem thermoplastischen Harz, einem daran befestigten Zwischendiaphragma und einer Außenwandung aus harzimprägnierten Glasfasern besteht, die nach Härtung dem Gebilde die notwendige Druckbeständigkeit verleiht. Dieser Behälter darf keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden.In the U.S. 3,508,677 A describes a non-metallic container for storing gases under extremely high pressures over a long period of time, consisting of an inner liner of a thermoplastic resin, an intermediate diaphragm attached thereto and an outer wall of resin-impregnated glass fibers which, when cured, give the structure the necessary pressure resistance. This container must not be exposed to high temperatures.

Aus der DE 825 391 B ist ein auf kaltem Wege bandagiertes Metallrohr bekannt, dessen Armierung aus Metallreifen und auf das Rohr aufgewickelten Metalldrähten besteht. Während die Streckgrenze des Metallrohrs bei inneren Druckbelastungen unter Raumtemperatur durch eine Metallbandage erhöht wird, bietet diese Konstruktion wegen eines hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der metallischen Armierung keine Verbesserung der Warmfestigkeit bzw. Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen.From the DE 825 391 B is a cold way bandaged metal pipe is known, the reinforcement consists of metal tires and metal wires wound onto the pipe. While the yield point of the metal pipe is increased by a metal bandage under internal pressure loads below room temperature, this construction does not offer any improvement in heat resistance or creep resistance at high temperatures due to the high thermal expansion coefficient of the metal reinforcement.

Das japanische Patent-Abstract JP 2011-157 991 A offenbart einen Hochdrucktank mit einer Kohlenstofffaser-Armierung, die in ein Duromer-Harz eingebettet ist. Zwischen der Außenwand des Tanks und der Armierung befindet sich eine Opferschicht aus Wachs, die beim Erhitzen und Aushärten des Duromeren vollständig verschwindet, so dass an ihrer Stelle ein gasgefüllter Spalt entsteht.The Japanese Patent Abstract JP 2011-157 991 A discloses a high pressure tank with carbon fiber reinforcement embedded in a duromer resin. There is a sacrificial layer of wax between the outer wall of the tank and the reinforcement, which completely disappears when the duromer is heated and hardened, leaving a gas-filled gap in its place.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein hinsichtlich der Hochtemperatur- und Kriechbeständigkeit verbessertes Hochdruckgefäß sowie ein in Bezug auf den erforderlichen Zeit- und Kostenaufwand effizientes Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a high-pressure vessel that is improved in terms of high-temperature and creep resistance and a method for its production that is efficient in terms of the time and cost required.

Diese Aufgabe wird durch ein hochtemperaturbeständiges Druckgefäß (im Folgenden auch als Druckbehälter oder als Hohlkörper bezeichnet) gelöst, das einen Grundkörper zur Aufnahme von heißen Fluiden, eine den Grundkörper außenseitig umschließende Faserarmierung mit einem relativ zum Grundkörper geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einem Innendurchmesser, der bei Raumtemperatur größer als der Außendurchmesser des Grundkörpers ist, sowie ein zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung befindliches Medium aufweist. Das Medium weist eine den Grundkörper umschließende feste Zwischenschicht auf, die entweder aus einem keramischen Material besteht oder durch eine Wärmebehandlung oder Pyrolyse entstanden ist und welche Risse, Spalte und/oder Poren aufweist. Aufgrund seiner Kostitution erlaubt es bei einer thermischen Ausdehnung des Grundkörpers eine Verringerung des Abstands zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung. Der Druckbehälter nach der Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben.This object is achieved by a high-temperature-resistant pressure vessel (hereinafter also referred to as pressure vessel or hollow body), which has a base body for holding hot fluids, a fiber reinforcement surrounding the base body on the outside with a lower thermal expansion coefficient relative to the base body and an inner diameter that is at room temperature is larger than the outer diameter of the base body, and has a medium located between the base body and the inside of the fiber reinforcement. The medium has a solid intermediate layer enclosing the base body, which consists either of a ceramic material or has been created by heat treatment or pyrolysis and which has cracks, gaps and/or pores. Due to its constitution, it allows the distance between the base body and the inside of the fiber reinforcement to be reduced when the base body undergoes thermal expansion. The pressure vessel according to the invention is defined in claim 1.

Der Grundkörper ist hierbei ein druckfester fluidbeaufschlagbarer Körper, wie z.B. ein herkömmliches Druckrohr oder Druckbehälter aus Metall, Keramik oder einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff. Er sollte zur Aufnahme heißer Fluide, d.h. von Fluiden mit einer Temperatur von mindestens 100 °C, vorzugsweise von mindestens 500 °C, geeignet sein.The base body is a pressure-resistant body that can be subjected to fluid, such as a conventional pressure pipe or pressure vessel made of metal, ceramic or a high-temperature-resistant plastic. It should be suitable for holding hot fluids, i.e. fluids with a temperature of at least 100°C, preferably at least 500°C.

Erfindungsgemäß ist die Außenoberfläche des Grundkörpers von der Innenseite der Faserarmierung durch ein Medium beabstandet, dessen Volumen durch die Einwirkung von Druck und/oder Wärme so weit wie erforderlich reduziert werden kann. Der vom erfindungsgemäßen Medium eingenommene Zwischenraum zwischen dem Grundkörper und der Faserarmierung bietet daher Platz für eine Ausdehnung des Grundkörpers bei hohen Temperaturen. Erfindungsgemäß geht deshalb das Volumen des Mediums bei einer solchen Ausdehnung zurück, indem der Abstand zwischen dem Grundkörper und der Faserarmierung kleiner wird. Mechanische Spannungen, denen die Faserarmierung ohne das Medium aufgrund der thermischen Ausdehnung des Grundkörpers standhalten müsste, werden durch das Medium zumindest teilweise abgebaut.According to the invention, the outer surface of the base body is spaced apart from the inside of the fiber reinforcement by a medium whose volume can be reduced as far as necessary by the action of pressure and/or heat. The intermediate space occupied by the medium according to the invention between the base body and the fiber reinforcement therefore offers space for the base body to expand at high temperatures. According to the invention, the volume of the medium therefore decreases with such an expansion, in that the distance between the base body and the fiber reinforcement becomes smaller. Mechanical stresses that the fiber reinforcement without the medium due to thermal expansion of the base body would have to withstand, are at least partially degraded by the medium.

Der Volumenverlust erfolgt in der Regel dadurch, dass gasförmiges Medium durch die Faserarmierung oder an deren seitlichen Rändern entweicht. Alternativ ist das Medium selbst komprimierbar.The loss of volume usually occurs because the gaseous medium escapes through the fiber reinforcement or at its lateral edges. Alternatively, the medium itself is compressible.

Für die Faserarmierung des Hohlkörpers nach der Erfindung kann ein Material gewählt werden, das eine geringere relative thermische Ausdehnung und vorzugsweise auch eine höhere Hochtemperatur- und Kriechbeständigkeit als der Grundkörper aufweist. Bei einem Grundkörper z.B. aus Stahl lässt sich dadurch dessen Kriechbeständigkeit und Zeitstandfestigkeit verbessern, d.h. einem Festigkeitsverlust des Stahls beim Beaufschlagen mit heißen Hochdruckfluiden wird vorgebeugt. Besonders gut eignen sich zu diesem Zweck keramische Fasern für die Armierung. Während der thermische Ausdehnungskoeffizient einer Stahldrahtwicklung etwa α=12×10-6/K beträgt, unterliegen keramische Werkstoffe einer deutlich geringeren relativen thermischen Ausdehnung von etwa α=(1÷8)×10-6/K.For the fiber reinforcement of the hollow body according to the invention, a material can be selected which has a lower relative thermal expansion and preferably also a higher high-temperature and creep resistance than the base body. In the case of a base body made of steel, for example, its creep resistance and creep strength can be improved in this way, ie a loss of strength of the steel when it is exposed to hot high-pressure fluids is prevented. Ceramic fibers are particularly suitable for reinforcement for this purpose. While the thermal expansion coefficient of a steel wire winding is approximately α=12×10 -6 /K, ceramic materials are subject to a significantly lower relative thermal expansion of approximately α=(1÷8)×10 -6 /K.

Der Grundkörper kann beispielsweise aus Metallen, wie z.B. Stahl, Superlegierung, Titan, Aluminium, aus Keramiken, Graphit oder Kunststoffen bestehen. Seine Wandstärke kann beispielsweise etwa 1 bis 50 mm betragen. Der Begriff „Innen- bzw. Außendurchmesser“ wird im Zusammenhang mit der Erfindung nicht als ein für den gesamten Hohlkörper konstanter Wert verwendet, sondern lediglich als eine jeweils lokale Abmessung, die zudem keine radiale Symmetrie des betroffenen Körpers voraussetzt. Vorzugsweise handelt es sich um einen kantenfreien, besonders bevorzugt um einen bezüglich einer Mittelachse radial symmetrischen, z.B. zylindrischen Grundkörper. Dies gilt entsprechend auch für die Faserarmierung und den gesamten Hohlkörper.The base body can, for example, consist of metals such as steel, superalloy, titanium, aluminum, ceramics, graphite or plastics. Its wall thickness can be about 1 to 50 mm, for example. In connection with the invention, the term “inner or outer diameter” is not used as a constant value for the entire hollow body, but only as a respective local dimension which, moreover, does not require any radial symmetry of the body concerned. It is preferably an edge-free base body, particularly preferably a base body that is radially symmetrical, e.g. cylindrical, with respect to a central axis. This also applies accordingly to the fiber reinforcement and the entire hollow body.

Das erfindungsgemäße Medium kann in Kombination mit der Faserarmierung unter anderem eine oder mehrere, vorzugsweise alle der folgenden Funktionen übernehmen:

  • - Ausgleich der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Grundkörper und der Faserarmierung;
  • - Abbau des thermischen Gradienten zwischen dem heißen Grundkörper und der Faserarmierung;
  • - thermische Isolierung der Faserarmierung von dem Grundkörper, so dass diese insbesondere gegen Überhitzung geschützt ist;
  • - Erhöhung der Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit des Grundkörpers;
  • - Abbau von thermischen Spannungen beim Aufheizen und Abkühlen des Hohlkörpers, wie z.B. während eines Dampfturbinenprozesses;
  • - Abbau von auf die Faserarmierung wirkenden Spannungen, wie z.B. von Kerbspannungen, durch die Lastverteilung innerhalb des Mediums;
  • - Verbesserung der Kriechstabilität und Erhöhung der Zeitstandfestigkeit des Grundkörpers durch die Lastverteilung innerhalb des Mediums.
In combination with the fiber reinforcement, the medium according to the invention can, inter alia, assume one or more, preferably all of the following functions:
  • - Compensation of the different thermal expansion coefficients between the base body and the fiber reinforcement;
  • - Reduction of the thermal gradient between the hot body and the fiber reinforcement;
  • - Thermal insulation of the fiber reinforcement from the base body, so that it is particularly protected against overheating;
  • - Increasing the oxidation and corrosion resistance of the base body;
  • - Reduction of thermal stresses when heating and cooling the hollow body, such as during a steam turbine process;
  • - Reduction of stresses acting on the fiber reinforcement, such as notch stresses, through the load distribution within the medium;
  • - Improvement of the creep stability and increase of the creep rupture strength of the base body through the load distribution within the medium.

In einem einfachen Fall lässt sich das erfindungsgemäße Druckgefäß einmal zur Aufnahme eines heißen Hochdruckfluids verwenden. Vorzugsweise ist es durch eine geeignete Wahl der Materialien jedoch zu einem mehrmals oder sogar oft wiederholten Aufheizen und Abkühlen durch im Gefäßinneren befindliche, z.B. fließende Gase oder Flüssigkeiten geeignet. Die Werkstoffe sollten dabei so gewählt werden, dass bei dem Grundkörper in dem für die jeweilige Anwendung erforderlichen Temperatur- und Druckbereich keine Materialschäden wie z.B. Brüche oder Risse auftreten, die zu einem merkbaren Anstieg der Leckrate führen könnten. Möglich sind z.B. Druckgefäße nach der Erfindung, die für Fluide bei Temperaturen von mindestens etwa 100 °C, vorzugsweise von mindestens etwa 550 °C, und/oder bei Drücken von mindestens etwa 1 bar, vorzugsweise bei Drücken von mindestens etwa 250 bar, geeignet sind. Spezifische Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hohlkörpers erlauben eine wiederholte Verwendung, z.B. bei jährlichen Revisionen, bei Temperaturen von mehr als etwa 750 °C, vorzugsweise mehr als etwa 850 °C, besonders bevorzugt mehr als etwa 950 °C und/oder bei Drücken von mehr als etwa 300 bar, vorzugsweise mehr als etwa 350 bar, besonders bevorzugt mehr als etwa 400 bar im Gefäßinneren.In a simple case, the pressure vessel according to the invention can be used to hold a hot, high-pressure fluid. However, by a suitable choice of materials, it is preferably suitable for heating and cooling that is repeated several times or even often by means of, for example, flowing gases or liquids in the interior of the vessel. The materials should be selected in such a way that no material damage such as fractures or cracks occur in the base body in the temperature and pressure range required for the respective application, which could lead to a noticeable increase in the leak rate. Possible are e.g . Specific configurations of the hollow body according to the invention allow repeated use, e.g. for annual inspections, at temperatures of more than about 750°C, preferably more than about 850°C, particularly preferably more than about 950°C and/or at pressures of more than about 300 bar, preferably more than about 350 bar, particularly preferably more than about 400 bar inside the vessel.

Um die Faserarmierung mit einem größeren Innendurchmesser als dem Außendurchmesser des Grundkörpers zu realisieren, wird bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers auf dem Grundkörper eine stabile Zwischenschicht aus einem oder mehreren Materialien aufgebracht, die als Unterlage für die Faserarmierung dient und eine ausreichende Festigkeit besitzt, wodurch die Armierung zuverlässig den gewünschten Abstand zum Grundkörper erhält. Erfindungsgemäß muss diese Schicht jedoch nicht notwendigerweise mit dem genannten Medium identisch sein. So kann sie z.B. erst nachträglich, d.h. nach dem Aufbringen der Faserarmierung, derart modifiziert worden sein, dass sie die gewünschte Abstandsverringerung beim Betrieb des Hohlkörpers erlaubt, während sie zum Zeitpunkt des Aufbringens der Faserarmierung noch unkomprimierbar gewesen sein konnte. Dies wird weiter unten im Zusammenhang mit der Herstellung und dem erfindungsgemäßen Zwischenprodukt ausführlicher beschrieben.In order to realize the fiber reinforcement with a larger inner diameter than the outer diameter of the base body, a stable intermediate layer made of one or more materials is applied to the base body during the production of the hollow body according to the invention, which serves as a base for the fiber reinforcement and has sufficient strength, whereby the Reinforcement reliably maintains the desired distance from the base body. According to the invention, however, this layer does not necessarily have to be identical to the medium mentioned. For example, it can only be modified later, ie after the application of the fiber reinforcement, in such a way that it allows the desired reduction in distance during operation of the hollow body, while at the time the fiber reinforcement is applied could still have been incompressible. This is described in more detail below in connection with the preparation and the intermediate product of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Druckbehälters sind in den abhängigen Ansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Die darin beschriebenen Merkmale können auch für andere Aspekte der Erfindung, insbesondere für das Herstellungsverfahren, relevant sein, worauf im Folgenden nicht immer explizit hingewiesen wird.Preferred embodiments of the pressure vessel according to the invention are specified in the dependent claims and in the following description. The features described therein can also be relevant for other aspects of the invention, in particular for the production method, which is not always explicitly pointed out below.

In einer ersten Ausführungsform des Hohlkörpers nach der Erfindung sind die Faserwicklungen der Faserarmierung des Hohlkörpers durch eine feste Zwischenschicht stabilisiert, die Teil des erfindungsgemäßen Mediums ist. Das Medium besteht dabei aus der oder sogar mehreren Zwischenschichten, ggf. mit einem oder mehreren angrenzenden Spalten, die sich beispielsweise in Umfangsrichtung um den Grundkörper herum erstrecken. Ein gasgefüllter Spalt kann z.B. zwischen der festen Zwischenschicht und dem Grundkörper oder zwischen der festen Zwischenschicht und der Faserarmierung verlaufen. Ein solcher Spalt kann prinzipiell auch innerhalb einer Zwischenschicht verlaufen. Ferner können in der Zwischenschicht auch sich in einer Richtung von dem Grundkörper zu der Innenseite der Faserarmierung hin erstreckende, insbesondere auch radiale, Risse vorliegen. Alternativ und vorzugsweise zusätzlich kann die Zwischenschicht Poren aufweisen, die dem erfindungsgemäßen Medium ebenfalls eine gewisse Flexibilität bei hohen Temperaturen und/oder Drücken verleihen. Die Zwischenschicht kann auch mehrlagig oder gradiert aufgebaut sein. Ferner kann das Medium eine flexible dichte, eine poröse und/oder Spalte enthaltende Zwischenschicht darstellen. Nicht zwingend haftet eine solche Zwischenschicht an dem Grundkörper an. Besonders gut geeignet sind für die Zwischenschicht wegen der erforderlichen Flexibilität im obigen Sinne faserfreie Materialien.In a first embodiment of the hollow body according to the invention, the fiber windings of the fiber reinforcement of the hollow body are stabilized by a solid intermediate layer which is part of the medium according to the invention. The medium consists of one or even more intermediate layers, possibly with one or more adjoining gaps, which extend around the base body in the circumferential direction, for example. A gas-filled gap can, for example, run between the solid intermediate layer and the base body or between the solid intermediate layer and the fiber reinforcement. In principle, such a gap can also run within an intermediate layer. Furthermore, in the intermediate layer there can also be cracks, in particular radial cracks, extending in a direction from the base body to the inside of the fiber reinforcement. Alternatively and preferably additionally, the intermediate layer can have pores which also give the medium according to the invention a certain flexibility at high temperatures and/or pressures. The intermediate layer can also be multi-layered or graded. Furthermore, the medium can represent a flexible, dense intermediate layer containing a porous layer and/or gaps. Such an intermediate layer does not necessarily adhere to the base body. Fiber-free materials are particularly well suited for the intermediate layer because of the required flexibility in the above sense.

Die vorgenannte Ausführungsform lässt sich beispielsweise durch eine Zwischenschicht wie oben beschrieben aus oder mit einem keramischen Material realisieren. Hierdurch erzielt man in Kombination mit einer Faserarmierung eine deutlich längere Lebensdauer von druckbeaufschlagten, metallischen Rohren und Behältern im Vergleich zu den bisher bekannten. Ebenso können durch die Erfindung höhere Kriech- und Dehnraten von metallischen Grundkörpern als bisher möglich zuverlässig vermieden werden.The aforementioned embodiment can be implemented, for example, by an intermediate layer, as described above, made of or with a ceramic material. In this way, in combination with fiber reinforcement, a significantly longer service life is achieved for pressurized metallic pipes and containers compared to those previously known. Likewise, higher creep and strain rates of metal base bodies than previously possible can be reliably avoided by the invention.

Aufgrund der Tatsache, dass das Medium des erfindungsgemäßen Hohlkörpers durch eine Modifikation einer ursprünglich vorhandenen, das Aufbringen der Faserarmierung stützenden Zwischenschicht entstanden sein kann, betrifft die Erfindung weiterhin ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen Druckbehälters/Hohlkörpers der beschriebenen Art, das einen Grundkörper zur Aufnahme von heißen Fluiden, eine den Grundkörper außenseitig umschließende Faserarmierung mit einem relativ zum Grundkörper geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einem - zumindest bei Raumtemperatur - größeren Innendurchmesser als dem Außendurchmesser des Grundkörpers aufweist, wobei sich zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung ein Medium befindet, welches sich unter der Wirkung von Druck und/oder Wärme im gewünschten Ausmaße zusammendrücken oder in ein der thermischen Ausdehnung des Grundkörpers nicht im Wege stehendes Medium umwandeln lässt. Das erfindungsgemäße Zwischenprodukt ist im nebengeordneten Hauptanspruch, spezifische Ausgestaltungen davon in den abhängigen Ansprüchen sowie in der Beschreibung angegeben.Due to the fact that the medium of the hollow body according to the invention can have been created by modifying an originally existing intermediate layer supporting the application of the fiber reinforcement, the invention also relates to an intermediate product for the production of a high-temperature-resistant pressure vessel/hollow body of the type described, which has a base body for accommodating hot fluids, a fiber reinforcement surrounding the base body on the outside with a lower thermal expansion coefficient relative to the base body and - at least at room temperature - a larger inner diameter than the outer diameter of the base body, with a medium being located between the base body and the inside of the fiber reinforcement, which is under the effect of pressure and/or heat to the desired extent or can be converted into a medium that does not stand in the way of the thermal expansion of the base body. The intermediate product according to the invention is specified in the independent main claim, specific configurations thereof in the dependent claims and in the description.

Das Medium im erfindungsgemäßen Zwischenprodukt kann beispielsweise eine Zwischenschicht einer der oben beschriebenen Arten sein oder enthalten. Eine oder mehrere solche Zwischenschichten können dicht oder porös sein und ggf. einen Spalt zwischen dem Grundkörper und der Faserarmierung aufweisen. Vorzugsweise ist die maximale Temperaturbeständigkeit einer festen Zwischenschicht größer als die maximale Temperaturbeständigkeit des Grundkörpers; dies ist jedoch nicht notwendig.The medium in the intermediate product according to the invention can be or contain, for example, an intermediate layer of one of the types described above. One or more such intermediate layers can be dense or porous and possibly have a gap between the base body and the fiber reinforcement. The maximum temperature resistance of a solid intermediate layer is preferably greater than the maximum temperature resistance of the base body; however, this is not necessary.

In 1 ist ein schematisches Beispiel für das Zwischenprodukt oder das erfindungsgemäße Druckgefäßes mit einer festen Zwischenschicht als Medium dargestellt. Die Darstellung ist nicht maßstabsgetreu. Als Zwischenschicht bzw. Zwischenschichten im Zwischenprodukt bzw. Hohlkörper nach der Erfindung sind z.B. dünne, auf dem Grundkörper fest anhaftende Schichten mit Schichtdicken von bis etwa 10 mm geeignet, die auch gradiert aufgebaut sein können.In 1 1 is a schematic example of the intermediate product or the pressure vessel of the present invention having a solid intermediate layer as the medium. The illustration is not true to scale. As an intermediate layer or intermediate layers in the intermediate product or hollow body according to the invention, for example, thin layers firmly adhering to the base body with layer thicknesses of up to about 10 mm are suitable, which can also have a graded structure.

Folgende Werkstoffe und Materialien können im erfindungsgemäßen Medium des Zwischenprodukts bzw. des Hohlkörpers verwendet werden:

  • • Silicium-Polymere, beispielsweise Polysiloxane oder Polysilazane, die sich durch eine Wärmebehandlung in Keramiken umwandeln lassen und dabei Poren ausbilden, beispielsweise durch den Verlust ihrer organischen Anteile;
  • • Sonstige anorganisch-organische Hybridpolymere/Hybridpolymerschichten, beispielsweise Kieselsäure(hetero)polykondensate (ORMOCER®e), erhalten z.B. durch hydrolytische Kondensation entsprechender teilweise organisch modifizierter Silane und/oder kondensierbarer Metallverbindungen, die bei Pyrolyse, vorzugsweise bereits bei niedrigen Temperaturen (T < 700 °C), ihren organischen Anteil teilweise oder vollständig verlieren und sich in poröse Keramiken umwandeln lassen;
  • • anorganisch-organische Hybridmaterialien wie voranstehend definiert oder rein anorganische Polymermaterialien, die jeweils mit organischen Partikeln befüllt sind und pyrolysiert werden können;
  • • mit geeigneten, insbesondere anorganischen Partikeln (z.B. Carbiden, Nitriden, Boriden, Oxiden; z.B. mit Durchmessern d < 50 µm und einem Volumenanteil am Schlicker unter 60 Vol.%) gefüllte organische Materialien wie Kunststoffe, z.B. Thermoplaste.
Bei allen bisher genannten Varianten erfolgt die Pyrolyse jeweils vorzugsweise bereits bei niedrigen Temperaturen (T < 700 °C). Diese verschiedenen Varianten lassen sich auch in einem Medium nach der Erfindung bzw. in einer darin enthaltenen Zwischenschicht kombinieren.
  • • Eine weitere Möglichkeit bieten rein organische, z.B. polymere Materialien und Schichten, die bei einer thermischen Beanspruchung pyrolysieren, dabei schrumpfen oder gasförmig zersetzt werden und hierdurch einen Spalt zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung hinterlassen. Ein Beispiel hierfür sind Polyvinylalkohole. Im Gegensatz zur Herstellung von CMCs (Ceramic Matrix Composites) sind hier nur Prozesstemperaturen (Pyrolysetemperaturen) unter etwa 1000 °C notwendig, um das erfindungsgemäße Medium zu bilden. Möglich ist auch eine Kombination mit den obigen Varianten, z.B. in Form von zwei oder mehr Schichten aus unterschiedlichen Materialien. Dies kann beispielsweise bei Anwendungen von Vorteil sein, die aufgrund sehr hoher Betriebstemperaturen ein verhältnismäßig großes Spiel für die thermische Ausdehnung des Grundkörpers in dem erfindungsgemäßen Medium erfordern, wobei auch bei hohen Betriebstemperaturen eine sichere Beabstandung der Faserarmierung vom heißen Grundkörper zur thermischen Isolierung erwünscht ist. Dies kann dann durch die rückstandsfreie Zersetzung rein organischer Schichten erreicht werden, während Berührungen zwischen der Faserarmierung und dem Grundkörper durch eine weitere Zwischenschicht z.B. aus Keramik zuverlässig vermieden werden können. Solche Berührungen müssen jedoch nicht bei jeder Anwendung nachteilig sein und müssen im Rahmen der Erfindung daher grundsätzlich nicht ausgeschlossen werden. Die Pyrolyse erfolgt in jedem Fall entweder bereits vor oder während des Betriebs des Hohlkörpers. Dabei ggf. entstehende Poren werden durch die Ausdehnung des heißen Grundkörpers reversibel oder irreversibel zusammengedrückt. Im letzteren Falle entsteht ein Spalt zwischen der Faserarmierung und dem Werkstoff und/oder zwischen dem Werkstoff und dem Grundkörper.
  • • Ferner kann eine Zwischenschicht bzw. das Medium nach der Erfindung auch aus einer Lösung oder Aufschlämmung fester, insbesondere rein anorganischer Stoffe bzw. Partikel (wie z.B. feinkörniger keramischer oder metallischer Stoffe/Partikel) in einer Flüssigkeit, z.B. in einem Lösungsmittel, bestehen, die nach Aufbringen der Faserarmierung verdampft oder auf andere Weise (z.B. Abgießen) der Schicht entzogen werden kann. Vorzugsweise werden die aufgeschlämmten oder aufgelösten Partikel bzw. Körner durch die spätere Hitzeeinwirkung untereinander gesintert, so dass eine den Grundkörper umschließende feste Zwischenschicht erhalten wird. Einer Pyrolyse bedarf es hierbei nicht. Auch hier lassen sich ggf. beim Sintern entstandene Poren durch die Ausdehnung des heißen Grundkörpers reversibel oder irreversibel zusammendrücken, wodurch ein weiterer Volumenverlust des Mediums herbeigeführt werden kann.
  • • Eine weitere Möglichkeit bieten Suspensionen aus hexagonalem Bornitrid und Ethanol als Lösungsmittel, die durch Verdampfen des Ethanols eine poröse Zwischenschicht erzeugen, die bis zu Temperaturen von 1600 °C stabil sind und insbesondere auf Graphit sehr gut haften.
The following materials can be used in the medium of the intermediate product or the hollow body according to the invention:
  • • silicon polymers, for example polysiloxanes or polysilazanes, which can be converted into ceramics by heat treatment and thereby form pores, for example by the loss of their organic components;
  • • Other inorganic-organic hybrid polymers/hybrid polymer layers, for example silicic acid (hetero)polycondensates (ORMOCER ® e), obtained for example by hydrolytic con densation of corresponding partially organically modified silanes and/or condensable metal compounds which lose some or all of their organic content on pyrolysis, preferably even at low temperatures (T<700° C.), and can be converted into porous ceramics;
  • • inorganic-organic hybrid materials as defined above or purely inorganic polymer materials, each of which is filled with organic particles and can be pyrolyzed;
  • • Organic materials such as plastics, eg thermoplastics, filled with suitable, in particular inorganic particles (eg carbides, nitrides, borides, oxides; eg with diameters d<50 μm and a volume fraction of the slip below 60% by volume).
In all the variants mentioned so far, the pyrolysis preferably takes place at low temperatures (T<700° C.). These different variants can also be combined in a medium according to the invention or in an intermediate layer contained therein.
  • • Another possibility is provided by purely organic, eg polymeric, materials and layers that pyrolyze under thermal stress, shrink in the process or decompose in gaseous form, leaving a gap between the base body and the inside of the fiber reinforcement. An example of this are polyvinyl alcohols. In contrast to the production of CMCs (Ceramic Matrix Composites), only process temperatures (pyrolysis temperatures) below about 1000° C. are necessary here in order to form the medium according to the invention. A combination with the above variants is also possible, for example in the form of two or more layers of different materials. This can be advantageous, for example, in applications that require a relatively large amount of play for the thermal expansion of the base body in the medium according to the invention due to very high operating temperatures, with safe spacing of the fiber reinforcement from the hot base body for thermal insulation being desirable even at high operating temperatures. This can then be achieved by the residue-free decomposition of purely organic layers, while contact between the fiber reinforcement and the base body can be reliably avoided by a further intermediate layer, for example made of ceramic. However, such contact does not have to be disadvantageous in every application and therefore does not have to be ruled out in principle within the scope of the invention. In any case, the pyrolysis takes place either before or during the operation of the hollow body. Any resulting pores are reversibly or irreversibly compressed by the expansion of the hot base body. In the latter case, a gap is created between the fiber reinforcement and the material and/or between the material and the base body.
  • • Furthermore, an intermediate layer or the medium according to the invention can also consist of a solution or suspension of solid, in particular purely inorganic substances or particles (such as fine-grained ceramic or metallic substances/particles) in a liquid, for example in a solvent evaporated after application of the fiber reinforcement or removed from the layer in some other way (e.g. casting). The slurried or dissolved particles or grains are preferably sintered among one another by the later action of heat, so that a solid intermediate layer enclosing the base body is obtained. Pyrolysis is not required here. Here, too, any pores that may have formed during sintering can be reversibly or irreversibly compressed by the expansion of the hot base body, which can result in a further volume loss of the medium.
  • • A further possibility is offered by suspensions of hexagonal boron nitride and ethanol as a solvent, which produce a porous intermediate layer by evaporating the ethanol, which is stable up to temperatures of 1600 °C and adheres particularly well to graphite.

Die Armierung des beschichteten Grundkörpers kann beispielsweise aus Fasern oder Drähten mit einem Durchmesser Ø ≈ 1 - 500 µm und einer Zugspannung σ ≥ 500 MPa bestehen, mit einem Wickelwinkel zwischen 0° und 90° zur Axialrichtung des Grundkörpers. Es eignen sich sowohl Kreuzwicklungen als auch eine einfache Umfangswicklung. Vorzugsweise werden mehrere Lagen gebildet, wobei z.B. das Kreuzwickelverfahren mit Umfangswicklungen kombiniert werden kann. Von Lage zu Lage können sich zur Verbesserung der Dichtigkeit und Kriechbeständigkeit des Hohlkörpers die Wickelwinkel ändern, vorzugsweise derart, dass sich kumulativ über mehrere Wickellagen ein Winkelunterschied von etwa 90 ° oder mehr ergibt. Die Verarbeitung der Fasern/Drähte erfolgt z.B. als Rovings aus Endlosfasern, Mono- oder Multifilamenten, Gewebebänder (mit einer Breite bis etwa 50 mm) oder mittels eines zweidimensionalen Gewebes (mit einer Breite bis etwa 1,5 m). Die Temperaturbeständigkeit der Fasern/Drähte ist vorzugsweise größer als die des Grundkörpers und die Fasern/Drähte sind vorzugsweise kriechbeständiger als das Material des Grundkörpers. Wie weiter oben erwähnt, ist bei Raumtemperatur der Innendurchmesser der Armierung größer als der Außendurchmesser des Grundkörpers. Die Schichtdicke der Armierung ergibt sich aus dem Festigkeitsbedarf. Die Armierung kann aus Faserverbundwerkstoffen (Polymer Matrix Composites PMC, Ceramic Matrix Composites CMC, Metal Matrix Composites MMC) hergestellt werden. Es ist aber nicht zwingend eine Matrix notwendig.The reinforcement of the coated base body can consist, for example, of fibers or wires with a diameter Ø≈1-500 μm and a tensile stress σ≧500 MPa, with a winding angle between 0° and 90° to the axial direction of the base body. Both cross windings and a simple circumferential winding are suitable. Several layers are preferably formed, for example the cross winding method can be combined with circumferential windings. The winding angles can change from layer to layer in order to improve the tightness and creep resistance of the hollow body, preferably in such a way that a cumulative angle difference of about 90° or more results over several winding layers. The fibers/wires are processed, for example, as rovings made from endless fibers, monofilaments or multifilaments, fabric tapes (with a width of up to around 50 mm) or by means of a two-dimensional fabric (with a width of up to around 1.5 m). The temperature resistance of the fibers/wires is preferably high ßer than that of the body and the fibers / wires are preferably more creep resistant than the material of the body. As mentioned above, the inside diameter of the reinforcement is larger than the outside diameter of the base body at room temperature. The layer thickness of the reinforcement results from the strength requirement. The reinforcement can be made of fiber composite materials (Polymer Matrix Composites PMC, Ceramic Matrix Composites CMC, Metal Matrix Composites MMC). However, a matrix is not absolutely necessary.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen Druckbehälters/Hohlkörpers mit einer lasttragenden Armierung, aufweisend die Schritte:

  • - Bereitstellen eines Grundkörpers aus Metall, Keramik, Graphit oder einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff,
  • - Aufbringen eines Mediums aus einer oder mehreren stabilen Zwischenschichten auf der Außenoberfläche des Grundkörpers, wobei das Medium unter Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung Volumen verlieren kann,
  • - Aufbringen einer den Grundkörper außenseitig umschließenden Faserarmierung mit einem relativ zu dem Grundkörper kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf der Außenoberfläche des Mediums.
A further aspect of the invention is a method for producing a high-temperature-resistant pressure vessel/hollow body with a load-bearing reinforcement, comprising the steps:
  • - Providing a base body made of metal, ceramic, graphite or a high-temperature-resistant plastic,
  • - Application of a medium consisting of one or more stable intermediate layers on the outer surface of the base body, whereby the medium can lose volume under pressure and/or temperature,
  • - Application of a fiber reinforcement which encloses the base body on the outside and has a smaller coefficient of thermal expansion relative to the base body on the outer surface of the medium.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist im entsprechenden nebengeordneten Hauptanspruch, die bevorzugten Ausführungsformen davon sind in den Unteransprüchen und in der gesamten Beschreibung angegeben. Wie bereits erwähnt, finden sich in der Beschreibung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers bzw. Zwischenprodukts und deren spezifischen Ausgestaltungen auch für das Herstellungsverfahren nach der Erfindung relevante Merkmale.The manufacturing method according to the invention is set out in the corresponding independent main claim, the preferred embodiments thereof are set out in the subclaims and throughout the description. As already mentioned, the description of the hollow body or intermediate product according to the invention and its specific configurations also include features relevant to the production method according to the invention.

Wie ebenfalls weiter oben erwähnt, wird bei dem Herstellungsverfahren nach der Erfindung das Aufwickeln der Faserarmierung unter einer erforderlichen Wickelspannung trotz der erfindungsgemäßen Differenz der Außen- bzw. Innendurchmesser des Grundkörpers und der Faserarmierung bei Raumtemperatur durch die beim Aufbringen der Faserarmierung vorhandene(n) stabile(n) Zwischenschicht(en) ermöglicht.As also mentioned above, in the production method according to the invention, the winding of the fiber reinforcement under a required winding tension is achieved despite the difference according to the invention between the outer and inner diameters of the base body and the fiber reinforcement at room temperature due to the stable (n) present when the fiber reinforcement is applied. n) Intermediate layer(s) enabled.

Das nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Druckgefäß kann bereits einen einsatzfertigen Hohlkörper nach der Erfindung darstellen. Bei der Inbetriebnahme des Druckgefäßes bzw. bei dem nachfolgenden Betrieb, d.h. beim Beaufschlagen mit heißen Fluiden, reichen in diesem Fall die betriebsbedingten hohen Temperaturen und der aus der thermischen Ausdehnung des Grundkörpers resultierende Druck auf das Medium in der Regel aus, damit dieses in einem (z.B. für die Entlastung der Faserarmierung) erforderlichen Maße an Volumen verliert. Beispielsweise können Betriebstemperaturen oberhalb von 700 °C bereits für eine durch Pyrolyse bedingte Poren- und/oder Spaltbildung in einer anorganisch-organischen Zwischenschicht einer der oben genannten spezifischen Arten ausreichen.The pressure vessel produced according to the method described can already represent a ready-to-use hollow body according to the invention. When the pressure vessel is started up or during subsequent operation, i.e. when it is subjected to hot fluids, the high temperatures caused by operation and the pressure on the medium resulting from the thermal expansion of the base body are usually sufficient in this case for it to e.g. for relieving the load on the fiber reinforcement) loses volume. For example, operating temperatures above 700° C. can already be sufficient for the formation of pores and/or gaps caused by pyrolysis in an inorganic-organic intermediate layer of one of the specific types mentioned above.

In anderen Fällen kann die Herstellung des nach den im Hauptanspruch genannten Schritten erhaltenen Druckgefäßes einen zusätzlichen Behandlungsschritt vor der Inbetriebnahme erfordern, bei dem das ursprünglich vorhandene Medium modifiziert wird. In solchen Fällen wird daher zunächst ein Zwischenprodukt mit einer oder mehreren Zwischenschichten erzeugt, die anschließend durch geeignete Maßnahmen, insbesondere durch Erhitzen auf eine Temperatur, die die spätere Betriebstemperatur des Hohlkörpers übersteigt, in ein Medium überführt wird/werden, dessen Volumen bei Einwirkung von Wärme und/oder Druck in ausreichendem Maße abnimmt. Dadurch wird Platz für eine Ausdehnung des Grundkörpers bei dessen Erhitzen geschaffen. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung einer Zwischenschicht aus einem Polymermaterial, z.B. Polysilazan, welches sich erst oberhalb von 800 °C vollständig zu einem keramischen Werkstoff umwandeln lässt, während die geplante Betriebstemperatur im oder am Hohlkörper 800 °C nicht überschreitet.In other cases, the production of the pressure vessel obtained after the steps mentioned in the main claim may require an additional treatment step before putting it into operation, in which the medium originally present is modified. In such cases, therefore, an intermediate product is first produced with one or more intermediate layers, which is/are then converted into a medium by suitable measures, in particular by heating to a temperature that exceeds the later operating temperature of the hollow body, the volume of which increases when exposed to heat and/or pressure decreases to a sufficient extent. This creates space for an expansion of the base body when it is heated. An example of this is the use of an intermediate layer made of a polymer material, e.g. polysilazane, which can only be completely converted into a ceramic material above 800 °C, while the planned operating temperature in or on the hollow body does not exceed 800 °C.

Der Grundkörper sollte bereits selbst in gewissem Maße zumindest mäßige Temperaturen aushalten; in vielen Fällen sollte er hochtemperaturbeständig sein. So sollte er z.B. wiederholt Fluide mit Temperaturen von mindestens etwa 100 °C, vorzugsweise von mindestens etwa 500 °C, aufnehmen können. Vorzugsweise überschreiten die Prozesstemperaturen bei der thermischen Behandlung des Zwischenprodukts die Temperaturbeständigkeit des Grundkörpers nicht. Bei martensitischen Grundkörpern sollte z.B. die letzte Wärmebehandlungstemperatur des Stahls nicht überschritten werden.The base body itself should be able to withstand at least moderate temperatures to a certain extent; in many cases it should be resistant to high temperatures. For example, it should be capable of repeatedly handling fluids at temperatures of at least about 100°C, preferably at least about 500°C. The process temperatures during the thermal treatment of the intermediate product preferably do not exceed the temperature resistance of the base body. In the case of martensitic base bodies, for example, the last heat treatment temperature of the steel should not be exceeded.

Das Medium bzw. eine Zwischenschicht des Mediums kann durch Tauchen, Aufsprühen, Aufdampfen (z.B. Chemical Vapour Deposition), Spritzen (z.B. Flammspritzen), Aufstreichen etc. des Materials auf der Außenseite des Grundkörpers bzw. der vorhergehenden Zwischenschicht aufgebracht werden.The medium or an intermediate layer of the medium can be applied to the outside of the base body or the preceding intermediate layer by dipping, spraying, vaporizing (e.g. chemical vapor deposition), spraying (e.g. flame spraying), painting, etc.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Vergleich zum Stand der Technik unter anderem, dass grundsätzlich ein oder höchstens zwei Wärmebehandlungsschritte zur Herstellung des einsatzbereiten Hohlkörpers ausreichend sind. Selbstverständlich können weitere Schritte hinzukommen, jedoch ist dies nicht notwendig.One advantage of the method according to the invention compared to the prior art is, among other things, that basically one or at most two heat treatment steps are sufficient to produce the ready-to-use hollow body. Of course, further steps can be added, but this is not necessary.

Für die Erfindung gibt es unter anderem folgende Anwendungsgebiete:

  • - Armierung von Heißgasleitungen in Kraftwerken,
  • - Armierung von Wärmetauschern und Rekuperatoren im HT-Bereich,
  • - Fluidleitende, unter Druck stehende Rohre in der Chemieindustrie,
  • - Armierung von Heizungsrohren.
The invention has the following areas of application, among others:
  • - Reinforcement of hot gas lines in power plants,
  • - Reinforcement of heat exchangers and recuperators in the HT area,
  • - Fluid-carrying, pressurized pipes in the chemical industry,
  • - Reinforcement of heating pipes.

Verfahrensbeispiel 1.Process example 1.

In 2 bis 4 sind Versuchskörper dargestellt, bei denen Edelstahlrohre als Grundkörper (mit einem Außendurchmesser von etwa 41 mm und einer Wandstärke von etwa 2,5 mm) in einem ersten Fall mit einer Einzellage (2, 3) und in einem zweiten Fall mit fünf Einzellagen (4) aus Kohlenstoff-Fasern (3k-Rovings, d.h. jeweils mit 3000 Filamenten) als Armierung versehen wurden. Bei jeder Variante wurden die Fasern in einer Versuchsreihe mit einer Zwischenschicht (3, 4) und in einer anderen ohne eine Zwischenschicht (2) in Form eines 0,75 mm dicken Kunststoff-Schrumpfschlauchs mit einer Fadenspannung von 2,5 N auf den metallischen Grundkörper unter 90° gewickelt. Anschließend wurden die erhaltenen Versuchskörper bei 700 °C (Heizrate: 5 K/min) in der Stickstoff-Atmosphäre ausgelagert (2a, 3a, 4a zeigen jeweils das Produkt vor dieser Hochtemperaturbehandlung).In 2 until 4 are shown test specimens in which stainless steel tubes as the base body (with an outside diameter of about 41 mm and a wall thickness of about 2.5 mm) in a first case with a single layer ( 2 , 3 ) and in a second case with five individual layers ( 4 ) made of carbon fibers (3k rovings, ie each with 3000 filaments) were provided as reinforcement. In each variant, the fibers were tested in a series of tests with an intermediate layer ( 3 , 4 ) and in another without an intermediate layer ( 2 ) in the form of a 0.75 mm thick plastic shrink tube with a thread tension of 2.5 N wound onto the metal base at 90°. The test specimens obtained were then aged at 700 °C (heating rate: 5 K/min) in the nitrogen atmosphere ( 2a , 3a , 4a each show the product before this high-temperature treatment).

Bei den Rohren ohne Zwischenschicht und mit einer bzw. fünf (nicht gezeigt) Faserschichten ist deutlich zu erkennen, dass Einzelfasern wegen der höheren thermischen Ausdehnung des Grundkörpers und einer daraus herrührenden Überlastung gerissen sind (2b). Bei den Rohren jeweils mit einer Zwischenschicht sind hingegen keine gerissenen Fasern zu erkennen (3b, 4b). Es ist in 3b, 4b weiterhin ein erfolgtes Aufschmelzen und eine anschließende Pyrolyse des Kunststoff-Schrumpfschlauchs zu erkennen. Dies zeigt einen deutlichen Vorteil eines Aufbaus nach der Erfindung, wie in 3, 4 gezeigt, d.h. eines Hohlkörpers mit einem Medium (hier Schrumpfschlauch) zwischen dem Grundkörper und der Faserarmierung, dessen Volumen durch Wärme und Druck reduzierbar ist.In the case of the pipes without an intermediate layer and with one or five (not shown) fiber layers, it can be clearly seen that individual fibers have torn due to the higher thermal expansion of the base body and the resulting overload ( 2 B ). In contrast, no torn fibers can be seen in the pipes with an intermediate layer ( 3b , 4b ). It is in 3b , 4b furthermore, a melting and a subsequent pyrolysis of the plastic shrink tube can be recognized. This shows a clear advantage of a structure according to the invention, as in 3 , 4 shown, ie a hollow body with a medium (shrink tubing here) between the base body and the fiber reinforcement, the volume of which can be reduced by heat and pressure.

Verfahrensbeispiel 2.Process example 2.

Auf ein Aluminium-Rohr wurde durch Aufstreichen und Aufsprühen eine hexagonale Suspension aus Ethanol und Bornitrid als Zwischenschicht (etwa 0,2 mm dick) aufgebracht. Darüber wurde eine Armierung aufgebracht, bestehend aus NiCr-Drähten mit einem Drahtdurchmesser Ø 300 µm, die in einer Aluminium-Matrix eingebettet sind. Anschließend wurde das Lösungsmittel durch thermische Behandlung entfernt, was zu einer verdichteten porösen Zwischenschicht führte. Im späteren Betrieb des Hohlkörpers wurde die Zwischenschicht durch die wiederholte Verringerung des Abstands zwischen dem Rohr und der Armierung aufgrund der thermischen Ausdehnung des Rohrs zunehmend irreversibel zusammengedrückt, wobei ein Spalt zwischen dem Rohr und der Zwischenschicht entstand.A hexagonal suspension of ethanol and boron nitride was applied as an intermediate layer (about 0.2 mm thick) to an aluminum tube by brushing and spraying. A reinforcement was applied over this, consisting of NiCr wires with a wire diameter of Ø 300 µm, which are embedded in an aluminum matrix. Subsequently, the solvent was removed by thermal treatment, resulting in a densified porous intermediate layer. During later operation of the hollow body, the intermediate layer was increasingly and irreversibly compressed by the repeated reduction in the distance between the tube and the reinforcement due to the thermal expansion of the tube, with a gap developing between the tube and the intermediate layer.

Claims (20)

Innendruckbeaufschlagbarer, hochtemperaturbeständiger Hohlkörper, umfassend - einen Grundkörper zur Aufnahme von Fluiden mit Temperaturen höher als etwa 100 °C, - eine den Grundkörper außenseitig umschließende Faserarmierung mit einem relativ zum Grundkörper geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einem Innendurchmesser, der bei Raumtemperatur den Außendurchmesser des Grundkörpers übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass - sich zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung ein Medium befindet, das eine Verringerung des Abstands zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung erlaubt, wobei das Medium eine den Grundkörper umschließende feste Zwischenschicht aufweist, die entweder aus einem keramischen Material besteht oder durch eine Wärmebehandlung oder Pyrolyse entstanden ist und welche Risse, Spalten und/oder Poren aufweist.High-temperature-resistant hollow body that can be subjected to internal pressure, comprising - a base body for holding fluids with temperatures higher than about 100 °C, - a fiber reinforcement surrounding the base body on the outside with a lower thermal expansion coefficient relative to the base body and an inner diameter that exceeds the outer diameter of the base body at room temperature, characterized in that - between the base body and the inside of the fiber reinforcement there is a medium which allows the distance between the base body and the inside of the fiber reinforcement to be reduced, the medium having a solid intermediate layer which encloses the base body and is either made of a ceramic material exists or is the result of heat treatment or pyrolysis and which has cracks, fissures and/or pores. Hohlkörper nach Anspruch 1, bei dem das Medium einen oder mehrere Werkstoffe aufweist, die allesamt faserfrei sind.hollow body claim 1 , in which the medium consists of one or more materials, all of which are fibre-free. Hohlkörper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Medium einen oder mehrere Werkstoffe umfasst, die einen oder mehrere gasgefüllte Spalten und/oder Poren aufweisen.hollow body claim 1 or 2 , in which the medium comprises one or more materials which have one or more gas-filled gaps and/or pores. Hohlkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Medium aus Gas, gegebenenfalls mit festen Partikeln/Resten eines pyrolysierten Materials, und einer festen Zwischenschicht aus einem keramischen Material besteht.Hollow body according to one of the preceding claims, in which the medium consists of gas, optionally with solid particles/residues of a pyrolyzed material, and a solid intermediate layer made of a ceramic material. Hohlkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Faserarmierung Fasern und/oder Drähte in Form von Rovings aus Endlosfasern/- Drähten, Mono- oder Multifilamenten, in Form von Gewebebändern oder in Form von zweidimensionalem Gewebe aufweist und einlagig oder mehrlagig ist.Hollow body according to one of the preceding claims, in which the fiber reinforcement has fibers and/or wires in the form of rovings made of endless fibers/wires, monofilaments or multifilaments, in the form of fabric tapes or in the form of two-dimensional fabric and is single-layer or multi-layer. Hohlkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Hochtemperaturbeständigkeit der Faserarmierung, insbesondere von deren Fasern/Drähten, größer als die Hochtemperaturbeständigkeit des Grundkörpers und/oder die Kriechdehnung der Faserarmierung, insbesondere von deren Fasern/Drähten, kleiner als die Kriechdehnung des Grundkörpers ist.Hollow body according to one of the preceding claims, in which the high-temperature resistance of the fiber reinforcement, in particular of its fibers/wires, is greater than the high-temperature resistance of the base body and/or the creep elongation of the fiber reinforcement, in particular of its fibres/wires, is less than the creep elongation of the base body. Hohlkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Faserarmierung matrixfrei ist und aus um den Grundkörper herum verlaufenden Faser- oder Drahtwicklungen besteht.Hollow body according to one of the preceding claims, in which the fiber reinforcement is matrix-free and consists of fiber or wire windings running around the base body. Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Faserarmierung einen Faserverbundwerkstoff, insbesondere PMC, CMC oder MMC, aufweist oder daraus besteht.Hollow body according to one of Claims 1 until 6 , in which the fiber reinforcement has or consists of a fiber composite material, in particular PMC, CMC or MMC. Zwischenprodukt zur Herstellung eines innendruckbeaufschlagbaren, hochtemperaturbeständigen Hohlkörpers nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend - einen Grundkörper zur Aufnahme von heißen Fluiden, - eine den Grundkörper außenseitig umschließende Faserarmierung mit einem relativ zum Grundkörper geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einem größeren Innendurchmesser als dem Außendurchmesser des Grundkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass - sich zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung ein Medium befindet, das unter Druck und/oder thermisch Volumen verlieren kann, wobei das Medium eine den Grundkörper umschließende stabilisierende feste Zwischenschicht aufweist, ausgewählt unter einem keramischen Material, einem unter Wärmeeinwirkung porenbildenden Siliciumpolymer, einem anorganisch-organischen Hybridpolymer, gegebenenfalls mit organischen Partikeln befüllt, das unter Wärmeeinwirkung organische Anteile verliert, in einem organischen Material eingebetteten anorganischen Partikeln und einer Suspension aus hexagonalem Bornitrid und Ethanol sowie einem organischen, unter thermischer Beanspruchung schrumpfenden Material.Intermediate product for producing a high-temperature-resistant hollow body that can be subjected to internal pressure according to one of the preceding claims, comprising - a base body for accommodating hot fluids, - a fiber reinforcement surrounding the base body on the outside with a lower thermal expansion coefficient relative to the base body and a larger inner diameter than the outer diameter of the base body, characterized characterized in that - between the base body and the inside of the fiber reinforcement there is a medium which can lose volume under pressure and/or thermally, the medium having a stabilizing solid intermediate layer surrounding the base body, selected from a ceramic material, a material which forms pores under the action of heat Silicon polymer, an inorganic-organic hybrid polymer, optionally filled with organic particles, which loses organic components under the action of heat, in an organic material embedded inorganic particles and a suspension of hexagonal boron nitride and ethanol as well as an organic material that shrinks under thermal stress. Zwischenprodukt nach Anspruch 9, bei dem das Medium eine an dem Grundkörper anhaftende feste, vorzugsweise dichte Zwischenschicht ist, welche den Zwischenraum zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung ausfüllt und zumindest teilweise aus organischem pyrolysierbarem Material besteht.intermediate after claim 9 , In which the medium is a solid, preferably dense intermediate layer adhering to the base body, which fills the space between the base body and the inside of the fiber reinforcement and consists at least partially of organic pyrolyzable material. Zwischenprodukt nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Medium einen oder mehrere feste anorganisch-organische Polymermaterialien aufweist, die bei der Pyrolyse einer Porenbildung und/oder Schrumpfung unterliegen.intermediate after claim 9 or 10 , in which the medium comprises one or more solid inorganic-organic polymeric materials which undergo pore formation and/or shrinkage upon pyrolysis. Zwischenprodukt nach Anspruch 9, bei dem das Medium einen oder mehrere anorganische poröse Stoffe aufweist, die unter Druck oder thermisch einen gasgefüllten Spalt zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung bilden können oder die in Form einer Partikelsuspension vorliegen, deren Partikel unter Temperatureinwirkung verdichten oder versintern können.intermediate after claim 9 , in which the medium has one or more inorganic porous materials which can form a gas-filled gap between the base body and the inside of the fiber reinforcement under pressure or thermally or which are in the form of a particle suspension whose particles can compact or sinter under the action of temperature. Zwischenprodukt nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem sämtliche im Medium enthaltene Werkstoffe faserfrei sind.Intermediate after one of claims 9 until 12 , in which all materials contained in the medium are fibre-free. Verfahren zur Herstellung eines innendruckbeaufschlagbaren, hochtemperaturbeständigen Hohlkörpers mit einer lasttragenden Armierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend die Schritte: (a) Bereitstellen eines Grundkörpers aus Metall, Keramik, Graphit oder einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, (b) Aufbringen eines Mediums aus einer oder mehreren festen Zwischenschichten auf der Außenoberfläche des Grundkörpers, das unter Druck und/oder thermisch Volumen verlieren kann, wobei das Medium eine den Grundkörper umschließende stabilisierende feste Zwischenschicht aufweist, ausgewählt unter einem keramischen Material, einem unter Wärmeeinwirkung porenbildenden Siliciumpolymer, einem anorganisch-organischen Hybridpolymer, gegebenenfalls mit organischen Partikeln befüllt, das unter Wärmeeinwirkung organische Anteile verliert, in einem organischen Material eingebetteten anorganischen Partikeln und einer Suspension aus hexagonalen Bornitrid und Ethanol sowie einem organischen, unter thermischer Beanspruchung schrumpfenden Material, (c) Aufbringen einer den Grundkörper außenseitig umschließenden Faserarmierung mit einem relativ zu dem Grundkörper kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf der Außenoberfläche des Mediums.Process for the production of a high-temperature-resistant hollow body that can be subjected to internal pressure and has a load-bearing reinforcement according to one of Claims 1 until 8th , comprising the steps: (a) providing a base body made of metal, ceramic, graphite or a high-temperature-resistant plastic, (b) applying a medium consisting of one or more solid intermediate layers on the outer surface of the base body, which can lose volume under pressure and/or thermally , wherein the medium has a stabilizing solid intermediate layer enclosing the base body, selected from a ceramic material, a silicon polymer which forms pores under the influence of heat, an inorganic-organic hybrid polymer, optionally filled with organic particles which loses organic components under the influence of heat, inorganic embedded in an organic material Particles and a suspension of hexagonal boron nitride and ethanol and an organic material that shrinks under thermal stress, (c) application of a fiber reinforcement surrounding the base body on the outside with a relative to the base body smaller thermal expansion coefficients on the outer surface of the medium. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Faserarmierung matrixfrei durch das Aufwickeln von Fasern und/oder Drähten, insbesondere in Form von Rovings aus Endlosfasern/-Drähten, Mono- oder Multifilamenten, auf der Außenoberfläche des Mediums aufgebracht wird.procedure after Claim 14 , in which the fiber reinforcement is applied to the outer surface of the medium without a matrix by winding fibers and/or wires, in particular in the form of rovings made of endless fibers/wires, monofilaments or multifilaments. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, weiterhin umfassend (d) das Erhitzen der gemäß Schritt (b) erhaltenen Zwischenschicht(en) derart, dass in dieser/diesen Schicht(en) gasgefüllte Poren, Spalte oder Risse entstehen.procedure after Claim 14 or 15 , further comprising (d) heating the intermediate layer(s) obtained according to step (b) in such a way that gas-filled pores, gaps or cracks form in this/these layer(s). Verfahren nach Anspruch 16, wobei sich beim Erhitzen der Grundkörper stärker ausdehnt als die Faserarmierung.procedure after Claim 16 , whereby the base body expands more than the fiber reinforcement when heated. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem das gemäß Schritt (b) aufgebrachte Medium eine an dem Grundkörper anhaftende feste, vorzugsweise dichte Zwischenschicht ist, welche den Zwischenraum zwischen dem Grundkörper und der Innenseite der Faserarmierung ausfüllt und zumindest teilweise aus organischem pyrolysierbarem Material besteht, das mittels Pyrolyse bei Temperaturen unter etwa 700 °C in ein keramisches Material umgewandelt wird.Procedure according to one of Claims 14 until 17 , in which the medium applied according to step (b) is a solid, preferably dense intermediate layer adhering to the base body, which fills the space between the base body and the inside of the fiber reinforcement and consists at least partially of organic pyrolyzable material, which can be pyrolyzed by means of pyrolysis at temperatures below around 700 °C into a ceramic material. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem das Medium durch das Erhitzen teilweise in gasförmige Produkte zersetzt wird.procedure after Claim 16 or 17 , in which the medium is partially decomposed into gaseous products by heating. Verwendung des hochtemperaturbeständigen, innendruckbeaufschlagbaren Hohlkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für Heißgasleitungen in Kraftwerken, für Wärmetauscher und Rekuperatoren in Hochtemperaturanlagen, für fluidleitende, unter Druck stehende Rohre in der Chemieindustrie oder für Heizungsrohre.Use of the high-temperature-resistant hollow body that can be subjected to internal pressure according to one of Claims 1 until 8th for hot gas lines in power plants, for heat exchangers and recuperators in high-temperature systems, for fluid-carrying, pressurized pipes in the chemical industry or for heating pipes.
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