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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Technologie von Rohrleitungen, die Abschnitte aus verschiedenen Materialien aufweisen. Sie betrifft eine Verbindung von ungleichen Rohrleitungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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STAND DER TECHNIK
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Die Verwendung verschiedener Metalle/Legierungen, die sich hinsichtlich ihres metallurgischen Verhaltens voneinander unterscheiden und die in diesem Zusammenhang als „(art)ungleiche Metalle“ bezeichnet werden, in einer Verbindung, die Hochtemperatur-, Hochdruckbelastungen, hohen Wechselbeanspruchungen und hohen Transienten mit äußeren Kräften und Momenten ausgesetzt ist, kann zu Problemen mit der Beanspruchung und der reduzierten Lebensdauer dieser Verbindung führen.
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Derzeitige Vorschriften und Standards/Literaturen in der Industrie sind hinsichtlich des Verhaltens und der Sicherheit einer derartigen Verbindung weniger informativ, und die Situation ist häufig unsicher.
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1 zeigt das Grundschema eines Kombikraftwerks (CCPP, Combined Cycle Power Plant) 10. Das Kombikraftwerk 10 nach 1 weist eine Gasturbine 11 auf, die mit einem Wasser/Dampf-Kreislauf 12 über einen Abhitzedampferzeuger (HRSG, Heat Recovery Steam Generator) 19 verbunden ist.
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Die Gasturbine 11 weist einen Verdichter 14 auf, der Luft durch einen Lufteinlass 13 ansaugt und die verdichtete Luft zu einer Brennkammer 15 liefert, in der diese verwendet wird, um ein Heißgas durch Verbrennung eines Brennstoffs 16 zu erzeugen. Das Heißgas treibt eine Turbine 17 an, und das Abgas 18 aus der Turbine 17 strömt durch den Abhitzedampferzeuger 19 hindurch und tritt schließlich als Rauchgas 20 aus.
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Der Abhitzedampferzeuger 19 erzeugt Dampf für eine Dampfturbine 21. Zusätzlich wird Wasser aus dem Abhitzedampferzeuger 19 einem Luftkühler 22 zugeführt und verwendet, um verdichtete Luft aus dem Verdichter 14 abzukühlen, die für Kühlzwecke der Turbine zugeführt wird. Während das Wasser durch ein Wassereinlassrohr 24 zugeführt wird, strömt der erzeugte Dampf über ein Dampfauslassrohr 23 zurück zu dem Abhitzedampferzeuger 19.
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Ein detaillierterer Plan eines Kombikraftwerks ist z.B. in der Druckschrift
US 6,018,942 veranschaulicht.
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Der Hochdruckluftkühler 22 der Gasturbine 11 muss gewöhnlich aus austenitischem nichtrostendem Stahl hergestellt werden, um zu vermeiden, dass ein Hochtemperaturkorrosionsprodukt in die Heißgaspfadteile der Turbine 17 gelangt. Zugleich ist die restliche Wasser-/Dampfseite der Anlage, mit der der Kühler 22 verbunden ist, aus ferritischem Stahl hergestellt. Die Schweißverbindung an dem Dampfauslassrohr 23 des Kühlers 22 ist eine artungleiche Metallverbindung oder Schweißnaht der vorstehend erläuterten Art, die somit Probleme der reduzierten Lebensdauer erfährt.
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Die Situation ist in 2 in größeren Einzelheiten dargestellt: Das Dampfauslassrohr 23 ist mit einem Luftkühler 22 in einer speziellen Verbindung 25 von ungleichen Rohrleitungen verbunden, in der aus drei verschiedenen oder artungleichen Materialien M1, M2 und M3 hergestellte Rohrabschnitte miteinander verbunden sind. Das Material M1 des Rohrabschnitts, der eine Füllstandsmessleitung 27 aufweist, ist z.B. ein nichtrostender Stahl, während M2 z.B. eine Nickellegierung ist und M3 z.B. ein martensitischer ferritischer Stahl ist. Während die Verbindung zwischen den Rohrabschnitten, die aus den Materialien M1 und M2 hergestellt sind, weniger kritisch ist, ist die Schweißnaht 26 zwischen den Rohrabschnitten, die aus den Materialien M2 und M3 hergestellt sind, eine gemischte Schweißnaht, die an der Verbindungsstelle zwischen den artungleichen Metallmaterialien M2 und M3 erforderlich ist.
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Einer der Hauptfaktoren, die zu einem vorzeitigen Ausfall einer derartigen ungleichen Metallverbindung führen, ist der sehr hohe Temperaturgradient in der Wand des Rohrs während eines Anfahrens der Anlage.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Probleme, die im Zusammenhang mit einer Verbindung von ungleichen Rohrleitungen zwischen artungleichen Metallmaterialien beschrieben sind, zu vermeiden.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ungleiche Rohrleitungsverbindung für Rohrabschnitte aus artungleichen Materialien zu schaffen, die frei von gemischten Schweißnähten ist, die vor Ort erzeugt werden müssen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ungleiche Rohrleitungsverbindung für Rohrabschnitte aus artungleichen Materialien zu schaffen, die unter Berücksichtigung des Kriechens, der Ermüdung und ihrer Wechselwirkung eine verlängerte Lebensdauer erreicht und geringe Wartungsarbeiten zur Folge hat.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ungleiche Rohrleitungsverbindung für Rohrabschnitte aus artungleichen Materialien zu schaffen, die keine wesentliche Modifikation an der Rohrleitungskonstruktion und dem Unterstützungskonzept benötigt und deshalb für die bestehende Wartungsdienstflotte vorteilhaft ist.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ungleiche Rohrleitungsverbindung für Rohrabschnitte aus artungleichen Materialien zu schaffen, die einen geringen Gewichtseinfluss aufweist und folglich keine wesentlichen Modifikationen von bereits bestehenden Rohrleitungen als ein arbeitendes System benötigt, die einem Eigengewicht, einer äußeren Belastung in Form von Kräften und Momenten, einer begrenzten thermischen Ausdehnung, Wind- und Erdbebenlasten ausgesetzt sind.
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Diese und weitere Aufgaben werden durch eine Verbindung von ungleichen Rohrleitungen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die Verbindungsanordnung für ungleiche Rohrleitungen gemäß der Erfindung weist einen ersten Rohrabschnitt und einen zweiten Rohrabschnitt und eine Verbindung von ungleichen Rohrleitungen (ungleiche Rohrleitungsverbindung) zwischen dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt auf, wobei der erste und der zweite Rohrabschnitt aus einem ersten bzw. zweiten metallischen Material mit verschiedenen Materialverhalten und -eigenschaften hergestellt sind. Die Rohrabschnitte können ein Teil einer Rohrleitungsanordnung, z.B. einer Rohrleitungsanordnung sein, die den Grenzbedingungen eines hohen Drucks, einer hohen Temperatur, einer hohen Wechselbeanspruchung, hohem Kriechen und hohen äußeren Kräften und Momenten, insbesondere in einem Kombikraftwerk (CCPP), unterworfen ist.
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Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungsverbindung eine Kupplungsverbindung ist, wobei der erste Rohrabschnitt, der aus dem ersten metallischen Material hergestellt ist, an einem Ende mit einem ersten Kupplungsstück versehen ist, das aus dem ersten metallischen Material hergestellt ist, der zweite Rohrabschnitt, der aus dem zweiten metallischen Material hergestellt ist, an einem Ende mit einem zweiten Kupplungsstück versehen ist, das aus dem zweiten metallischen Material hergestellt ist, und das erste Kupplungsstück und das zweite Kupplungsstück (z.B. mittels Schraubenbolzen und Muttern) mit Bolzen miteinander verbunden sind, wobei eine erste Dichtung durch einen direkten metallischen Kontakt zwischen den Stirnflächen des ersten Kupplungsstücks und des zweiten Kupplungsstücks geschaffen ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Kupplungsstück mit ihren jeweiligen Rohrabschnitten verschweißt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Stirnflächen der Kupplungsstücke leicht konisch.
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Insbesondere sind die Stirnflächen der Kupplungsstücke konisch, mit einem Öffnungswinkel in einem Bereich zwischen 178° und 179,9°.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das erste Material eine Ni-Basislegierung, und das zweite Material ist eine ferritische / martensitische Legierung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste Rohrabschnitt an dem anderen Ende gegenüber dem ersten Kupplungsstück mit einem dritten Rohrabschnitt verschweißt, der aus einem dritten metallischen Material hergestellt ist, das sich von dem ersten und dem zweiten metallischen Material unterscheidet.
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Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen das erste und das zweite Kupplungsstück, deren Stirnflächen leicht konisch sind, jeweils eine zentrale Bohrung auf, wobei die erste Dichtung benachbart zu der zentralen Bohrung der Kupplungsstücke geschaffen ist und eine zweite Dichtung vorgesehen ist, die die erste Dichtung umgibt und die ungleiche Rohrleitungsverbindung im Falle eines Ausfalls der ersten Dichtung dicht hält.
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Insbesondere weist die zweite Dichtung einen metallischen Dichtungsring auf, der in einem ringförmigen Zwischenraum platziert ist, der durch Dichtungsnuten in den Stirnflächen der Kupplungsstücke gebildet ist. Die Dichtungsnuten befinden sich nebeneinander, wenn das erste und das zweite Kupplungsstück aneinander befestigt sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen das erste und das zweite Kupplungsstück Außenabmessungen auf, die deutlich kleiner als diejenigen von standardgemäßen ASME B16.5 Kupplungen sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Kombikraftwerk mit der vorstehend beschriebenen ungleichen Rohrleitungsverbindungsanordnung geschaffen.
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Insbesondere verbinden der erste und der zweite Rohrabschnitt einen Luftkühler einer Gasturbine des Kombikraftwerks und einen Abhitzedampferzeuger des Kombikraftwerks miteinander.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung soll nun anhand verschiedener Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
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1 zeigt ein vereinfachtes Schema eines Kombikraftwerks CCPP;
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2 zeigt eine beispielhafte Rohrverbindung zwischen einem Luftkühler und einem Abhitzedampferzeuger HRSG, die eine kritische gemischte Schweißnaht aufweist, nach dem Stand der Technik;
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3 zeigt eine Ausführungsform einer Kupplungsverbindung für ungleiche Rohrleitungen gemäß der Erfindung;
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4 vergleicht die Größe eines Kupplungsstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Größe eines Kupplungsstücks mit identischem Innendurchmesser gemäß dem ASME-Standard;
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5 zeigt Details eines Kupplungsstücks mit leicht konischer Stirnfläche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
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6 zeigt einen Längsschnitt einer Kupplungsverbindung mit mehreren Dichtungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNSFORMEN DER ERFINDUNG
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Die Probleme einer Verbindung von Rohrabschnitten aus rostfreiem Stahl und Rohrabschnitten aus ferritischem Stahl in einer Rohrleitungsanordnung, die vorzugsweise in einem Kombikraftwerk verwendet wird, sind:
- • Optimierung der Nichtübereinstimmung des CTE (Wärmeausdehnungskoeffizienten)
- • Erfüllung der betrieblichen Nenndruck- und Nenntemperaturanforderungen
- • Starke transiente Bedingungen während des Anfahrens einer Anlage
- • Berücksichtigung von Kriechen, Ermüdung und ihrer Wechselwirkung
- • Lebensdauer und zulässige Anzahl von Zyklen
- • Wartungsfreiheit bis zum Lebensdauerende – keine Störung des Betriebsbereichs
- • Keine gemischten Schweißnähte vor Ort
- • Äußere Kräfte und Momente
- • Leichter Vor-Ort-Austausch bestehender Einrichtung
- • ASME- und PED-Zertifizierung
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Gemäß der Erfindung wird eine Kupplungsverbindung aus artungleichen Metallen, die selbst verschiedene mechanische Eigenschaften von umfassten Materialien berücksichtigt, verwendet, um den kritischen Materialübergang zwischen den Kupplungsstirnflächen zu schaffen, die unterschiedliche Materialverhalten und -eigenschaften haben, ohne dass die Notwendigkeit einer Materialverschmelzung (einer gemischten Schweißnaht) besteht, was die erforderliche Lebensdauer erreichen kann, selbst wenn die Kombination von Grenzbedingungen aus hohem Druck, hoher Temperatur, hoher Wechselbeanspruchung, hohem Kriechen und hohen äußeren Kräften und Momenten berücksichtigt wird.
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3 zeigt eine Ausführungsform einer Kupplungsverbindung 28 für ungleiche Rohrleitungen gemäß der Erfindung. Ein erster Rohrabschnitt 29, der aus einem Material (Metall) M4 hergestellt ist, ist mit einem zweiten Rohrabschnitt 30, der aus einem Material (Metall) M5 hergestellt ist, mittels einer weniger kritischen Schweißnaht 32 verbunden (das Material 30 ist das integrale Teil der Kupplung). Der zweite Rohrabschnitt 30 und ein dritter Rohrabschnitt 31, der aus einem dritten Material (Metall) M6 hergestellt ist, sind mittels einer Kupplungsverbindung verbunden, die Kupplungsstücke F1 und F2 aufweist. Das Kupplungsstück F1 ist aus demselben Material wie der zweite Rohrabschnitt 30, d.h. dem Material M5, hergestellt. Das Kupplungsstück F2 ist aus demselben Material wie der dritte Rohrabschnitt 31, d.h. dem Material M6, hergestellt. Die Kupplungsstücke F1 und F2 sind mit Hilfe geeigneter Schraubenbolzen 33 und Muttern 34 miteinander verbunden.
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Die Kupplungsverbindung F1, F2 stellt einen direkten Materialübergang von dem Material M5 zu dem Material M6 dar.
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Aufgrund dieser Anordnung von Materialien M5 und M6 in der ungleichen Rohrleitungsverbindung 28 ist nur eine homogene Schweißarbeit vor Ort (keine gemischte Schweißnahtverbindung vor Ort) erforderlich. Die Optimierung unterschiedlicher Wärmeausdehnungsraten wird durch die richtige Auswahl des Materials M5 und des Materials M6 vorgenommen.
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Die Außenabmessungen der Kupplungsstücke F1 und F2 können von den Abmessungen von Standardkupplungen gemäß dem ASME B16.5 Standard deutlich abweichen. 4 zeigt einen Vergleich der Außenabmessungen eines Kupplungsstücks 35 mit einem Vorschweißflansch gemäß dem Standard ASME B16.5 und eines (kompakten) Kupplungsstücks 36 mit demselben Innendurchmesser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie aus 4 ersehen werden kann, ist die gesamte Höhe h2 des Kupplungsstücks 36 kleiner als die halbe gesamte Höhe der ASME-Standardkupplung 35. Die Kupplungshöhe h1 des Kupplungsstücks 36 beträgt ungefähr die Hälfte der Kupplungshöhe der ASME-Standardkupplung 35. Der Außendurchmesser d des Kupplungsstücks 36 beträgt ungefähr 2/3 des Außendurchmessers des ASME-Standardkupplungsstücks 35.
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Somit weist das kompakte Kupplungsstück 36 ein Materialvolumen von nur etwa 60% im Vergleich zu einem herkömmlichen (standardgemäßen) Vorschweißflansch-Kupplungsstück 35 auf.
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Diese Materialvolumenreduktion bei den Kupplungen F1 und F2 bietet verschiedene Vorteile:
- • verbessertes thermisches Beanspruchungsverhalten während Transienten
- • geringeres Gewicht
- • vernachlässigbarer Einfluss auf das Rohrleitungsunterstützungssystem -> keine Modifikation an dem Unterstützungskonzept erforderlich
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Weitere Vorteile betreffen die spezielle Gestaltung der Kupplungsstücke F1 und F2 in Bezug auf ihre Stirnflächen. Gemäß 5 weisen die Kupplungsstücke F1 und F2 leicht konische Stirnflächen 42 auf, deren Konizität oder Verjüngung durch zwei verschiedene Winkel α und β definiert ist. Der Winkel β definiert die Konizität des Hauptteils der Stirnfläche 42 (im Inneren einer umlaufenden Nut 40), während der Winkel α mit der Konizität eines Randteils außerhalb der Verbindungsbohrungen 37 und der umlaufenden Nut 40 im Zusammenhang steht. Die Winkel α und β stehen mit dem Öffnungswinkel θ der konischen Stirnfläche 42 über die Formeln θ = 180° – 2α bzw. θ = 180° – 2β in Beziehung.
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Wenn der Winkel α in einem Beriech zwischen 0,05° und 0,75° liegt und β in einem Bereich zwischen 0,08° und 1,00° liegt, kann gesagt werden, dass der Öffnungswinkel θ in einem Bereich zwischen 178° und 179,9° liegt. Außerdem weist die Rückseite der Kupplungsstücke F1, F2 ebenfalls eine Konizität mit einem Winkel γ in einem Bereich zwischen 0,04° und 0,8° (Öffnungswinkel zwischen 179,92° und 178,4°) auf.
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Die zweistufige, zwei Winkel aufweisende Gestaltung mit den Winkeln α und β führt zu einer optimierten Lebensdauer der Verbindung. Die Konizität der Hauptstirnfläche mit dem Winkel β definiert einen Kontaktdruck an der Innenbohrung (Ferse) 38 des Kupplungsstücks F1, F2 (siehe Dichtung S1 in 6). Eine elastische Verformung der Kupplungsstückstirnflächen aufgrund einer optimierten Schraubenvorspannkraft schließt die Flächen mit ihrem Konizitätswinkel α an dem Außendurchmesser (siehe Dichtung S3 in 6).
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In jedem Fall müssen Scherkräfte aufgrund unterschiedlicher Ausdehnung des ferritischen (Materials M6) und des Ni-Basis-Kupplungsmaterials M5 berücksichtigt werden (Optimierung der CTE-Nichtübereinstimmung).
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Eine Kupplungsverbindung von ungleichen Rohrleitungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem verbundenen Zustand in einem Längsschnitt in 6 veranschaulicht. Die Kupplungsstücke F1 und F2 sind durch die Schraubenbolzen 33, die sich durch die Verbindungsbohrungen 37 (4) hindurch erstrecken, und die Muttern 34 miteinander verbunden.
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Die kompakten Kupplungsstücke F1, F2 weisen keine zusammengedrückte weiche Dichtungsscheibe auf, die die Bolzenvorspannung unmittelbar beeinflusst. Aufgrund des Metall-zu-Metall-Kontaktes an den Stirnflächen 42 der Kupplungsstücke F1 und F2 wird ein definierter Anpressdruck geschaffen. Somit kann ein Verlust der Bolzenvorspannung nur durch das Metallverhalten und nicht durch irgendeinen Kompressionsverlust einer Dichtungsscheibe hervorgerufen sein.
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Wie in 6 veranschaulicht, weist die kompakte Kupplungskonstruktion zwei Hauptabdichtungsbereiche mit einer ersten metallischen Stirnfläche-an-Stirnfläche-Abdichtung S1 benachbart zu der Zentralbohrung 38 (der Ferse) der Kupplungsstücke F1, F2 auf. Eine zweite Abdichtung S2 umgibt die erste Abdichtung S1. Die zweite Abdichtung S2 weist einen hohlen kreisringförmigen Zwischenraum 41a auf, der durch gegenüberliegende Dichtungsnuten 39 in der Stirnfläche jedes Kupplungsstücks F1, F2 gebildet ist. Ein Dichtungsring 41 aus Metall wird in den Ringraum 41a eingesetzt und in Radialrichtung zusammengedrückt, wenn die Kupplungsstücke F1, F2 miteinander verbunden werden.
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Die äußere, zweite Dichtung S2 ist nur in Funktion, wenn die erste Dichtung S1 (der Fersenbereich) geöffnet hat, was eine doppelte Abdichtung anstelle nur einer einzelnen Hauptdichtung zur Folge hat. Der metallene Dichtungsring der zweiten Dichtung S2 ist selbst vorgespannt. Die Dichtung wird nur durch eine Bolzenkraft zusammengedrückt. Die dritte Dichtung S3 dient als eine umgebungsfeste Abdichtung.
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Die charakteristischen Eigenschaften des Rohrübergangs gemäß der Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsformen können wie folgt zusammengefasst werden:
- • Eine Kupplungsverbindung (F1, F2) aus artungleichen Metallen, die selbst verschiedene mechanische Eigenschaften von umfassten Materialien berücksichtigt, wird verwendet, um den kritischen Materialübergang zwischen den Kupplungsstirnflächen 41 zu schaffen, die unterschiedliche Materialverhalten und -eigenschaften aufweisen, ohne die Notwendigkeit einer Materialverschmelzung (gemischten Schweißnahtverbindung), was die erforderliche Lebensdauer erreichen kann, selbst wenn die Kombination aus Grenzbedingungen von hohem Druck, hoher Temperatur, hoher Wechselbeanspruchung, hohem Kriechen und äußeren Kräften und Momenten berücksichtigt wird.
- • Eine Ungleichheit des CTE (Wärmeausdehnungskoeffizienten) der umfassten Materialien wird über die Materialauswahl optimiert, die auf der einen Seite die gegebenen Grenzbedingungen abdeckt und den kleinsten möglichen CTE-Unterschied bietet.
- • Eine Ausführungsform umfasst die Konstruktion von Kupplungsstirnflächenwinkeln α und β und eine Vorspannung, die optimiert sind, um das Kriech- und Ermüdungsverhalten des gesamten Kupplungssystems zu kontrollieren, um die Zielvorgaben bezüglich der Lebensdauer und der Lastzyklen zu erreichen.
- • Die Anzahl und der Durchmesser der Schraubenbolzen 33 sind unter Berücksichtigung des Kriechens, der Ermüdung und der Belastungen aufgrund von äußeren Kräften und Momenten optimiert. Die Bolzenlast weist eine sehr hohe Vorspannung (die bis zu 120–160 kN reicht) auf, um die Kupplungsverbindung 28 unter Berücksichtigung des während des Betriebs erwarteten hohen Vorspannungsverlustes zusammenzuhalten. Die Bolzenvorspannlast wird mit speziellen hydraulischen Werkzeugen ausgeübt, um nur eine Zugspannung und keine zusätzliche Belastung aufgrund von Torsion zu erreichen.
- • Eine doppelte Abdichtung mit primären und sekundären Dichtungen S1 und S2 wird als ein typisches Merkmal der Kupplungskonstruktion verwendet: Für die primäre Dichtung S1 werden die mechanischen Integritätsberechnungen verwendet, um lokales Spannungs-, Kriech- und Ermüdungsverhalten über geeignete Vorspannung des gesamten Systems zu steuern, um gegebenen Lastzyklen und Lebensdauer zu erreichen. Auf diese Weise steht die primäre Dichtung S1 nach der vorgesehenen Lebensdauer weiterhin in hinreichendem Kontakt. Die Funktion der sekundären Dichtung S2 ist selbst an dem Ende der vorgesehenen Lebensdauer nicht erforderlich. Die sekundäre Dichtung S2 wird kaum irgendeinen Kontakt mit einem Fluid und mit Druck erfahren, sondern wird als eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme gegen Leckage angesehen. Selbst in dem Fall, dass die primäre Dichtung S1 einen hinreichenden Kontaktdruck verlieren würde, könnte die sekundäre Dichtung S2 die vollständige Dichtheitsfunktion übernehmen. Dies ergibt eine leckagefreie Konstruktion und ist 100% EHS-konform.
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Die Vorteile der Lösung gemäß der Erfindung sind:
- • Verhinderung von gemischten Schweißnähten, die vor Ort erzeugt werden müssen
- • Erreichung einer verlängerten Lebensdauer unter Berücksichtigung des Kriechens, der Ermüdung und ihrer Wechselwirkung. Die umfassten Komponenten sind für längere Betriebsintervalle (so hoch wie bis zu 50.000 EOH (äquivalenten Betriebsstunden)) ausgelegt. Sie erfordern keine Wartung zwischendurch, was den Betrieb stören würde. Folglich sind die Wartungsaktivitäten verringert.
- • Eine doppelte Abdichtung gegen Leckage stellt sicher, dass selbst in dem Fall, dass die primäre Dichtung einen hinreichenden Kontaktdruck verliert, die sekundäre Dichtung die volle Dichtheitsfunktion übernehmen könnte.
- • Es wird keine wesentliche Modifikation an der Rohrleitungskonstruktion und dem Unterstützungskonzept erwartet, was für die bestehende Wartungsdienstflotte von Vorteil ist.
- • Das neue Kupplungskonzept weist einen geringen Einfluss des Gewichts auf, was bedeutet, dass die Kupplungsinstallation keine wesentlichen Modifikationen an den vorliegenden Rohrleitungen als ein Arbeitssystem, die dem Eigengewicht, äußeren Belastungen in Form von Kräften und Momenten, einer beschränkten Wärmeausdehnung, Wind- und Erdbebenlasten ausgesetzt sind, erfordert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kombikraftwerk (CCPP)
- 11
- Gasturbine (GT)
- 12
- Wasser-/Dampfkreislauf
- 13
- Lufteinlass
- 14
- Verdichter
- 15
- Brennkammer
- 16
- Brennstoff
- 17
- Turbine
- 18
- Abgas
- 19
- Abhitzedampferzeuger (HRSG)
- 20
- Rauchgas
- 21
- Dampfturbine
- 22
- Luftkühler (z.B. OTC)
- 23
- Dampfauslassrohr
- 24
- Wassereinlassrohr
- 25, 28
- Rohrleitungsverbindung
- 26, 32
- Schweißnaht
- 27
- Füllstandsmessleitung
- 29, 30, 31
- Rohrabschnitt
- 33
- Schraubenbolzen
- 34
- Mutter
- 35
- Kupplung (gemäß ASME)
- 36
- Kupplung (gemäß einer Ausführungsform der Erfindung)
- 37
- Verbindungsbohrung
- 38
- Zentrale Bohrung
- 39
- Dichtungsnut
- 40
- Nut
- 41
- Dichtungsring (Metall)
- 41a
- Kreisringförmiger Zwischenraum, Ringraum
- 42
- Stirnfläche
- d
- (Äußerer) Durchmesser
- F1, F2
- Kupplungsstück
- h1, h2
- Höhe
- M1–M6
- Material
- S1, S2, S3
- Dichtung
- α, β, γ
- Winkel
- θ
- Öffnungswinkel
- A, B
- Abstand
