Kontinuierliche Kraftwerksinspektion im laufenden Betrieb
Ein typisches Kraftwerk von 500 Megawatt Leistung, egal ob nuklear oder konventionell, kann über bis zu 4 Kilometer Heißdampfleitungen unter Drücken von bis zu 400 bar und bei Temperaturen von bis zu 580 Grad Celsius verfügen. Die durch die extremen Drücke und Temperaturen erzeugten Spannungen können Rissen verursachen, die Rohrbrüche nach sich ziehen. Werden die einmal entstandenen Risse nicht unverzüglich bemerkt, können katastrophale Unfälle mit schrecklichen Verletzungen und weitgreifende Stromausfälle die Folge sein. Bei geplanten Ausfällen, wenn die Kraftwerke zwecks Wartung und Reparatur heruntergefahren werden, untersucht man die Rohrleitungen mit Hilfe von zerstörungsfreien Prüfverfahren. Das Projekt HOTSCAN erhielt Finanzmittel aus dem Siebten Rahmenprogramm (RP7), damit ein Überwachungssystem entwickelt wird, das dauerhaft in Rohrleitungen installiert werden kann. Das während eines geplanten Stillstands einmalig eingebaute neue System soll auf kontinuierliche Weise sämtliche Schweißnähte in dem im Betrieb befindlichen Kraftwerk prüfen. Man ermittelte die durch Ultraschallwellen geführte Prüfung als am besten geeignetes Verfahren zur Erkennung von Strukturfehlern sowie zur Überwachung von deren Wachstum. Insbesondere können sich geführte Wellen in Zylindern und verschiedenen länglichen Strukturen ausbreiten, wodurch Inspektion einer großen Fläche realisierbar werden. Dieses Verfahren wurde bereits mit Erfolg bei Umgebungstemperaturen eingesetzt, aber die in den Kraftwerken herrschenden extrem hohen Temperaturen stellten eine große Herausforderung für die HOTSCAN-Forscher dar. Die von den HOTSCAN-Forschern vorgeschlagene Ultraschalltechnik mit großer Reichweite basiert auf einem Array von Wandlern, die rund um ein Rohr angeordnet sind, um Schallwellen zu übertragen und die Echos zu empfangen. Die Wandler werden unter Einsatz einer speziellen Art von Lithium-Niobat-Kristall hergestellt, der sein piezoelektrisches Verhalten auch bei derart hohen Temperaturen um die 600 Grad Celsius beibehält. Man entwickelte spezielle Software, um die von dem Wandlerarray empfangenen Daten zu analysieren. Das HOTSCAN-System kann Risse mit einem Querschnitt von mehr als 1 Millimeter identifizieren. So wird die Wahrscheinlichkeit eines Kraftwerksausfalls aufgrund von Dampfleitungsbrüchen auf unter 1 von 10 000 reduziert. Eine solche kontinuierliche Überprüfung aller Schweißnähte reduziert die geplante Ausfallzeit um bis zu 5 %, was erhebliche Kosteneinsparungen zur Folge hat.
Schlüsselbegriffe
E-Werk, elektrisch, Kraftwerk, Rohrleitung, Korrosionsermüdung, Riss, Bruch, Ausfall, Wartung, zerstörungsfreie Prüfung, ultraschallgeführte Welle, Wandler, Schallwellen, Echos
