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Orbitalschweißen

Innovative Schweißtechnik für Kraftwerkskomponenten

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Produktivität erhöhen mit Zusatzeinrichtungen

Wurzel- und Decklagen werden mit offenen Orbitalschweißfahrwerken mit niedriger Bauhöhe eingebracht, die sich auf Zahnkränzen um die Rohre mit Außendurchmessern von 862 mm oder 976 mm und zugehörigen Wanddicken von 69 mm oder 96 mm herum bewegen. Durch die niedrige Bauhöhe der Orbitalschweißfahrwerke wird der zum Betrieb notwendige radiale und axiale Freiraum drastisch reduziert, so kann das mechanisierte Schweißen auch an Abzweigungen oder in der Nähe von Hindernissen, wie Trennwänden oder Zwischendecken, eingesetzt werden.

Die gesteigerte Produktivität spielt bei Einsätzen auf der Baustelle eine nicht zu unterschätzende Rolle. Als Ergänzung zu den Arbeitszeit sparenden Ausstattungsmerkmalen, wie automatischem Ablauf des gesamten Schweißzyklus mit Hilfe der Steuerung der Stromquelle, motorisch bewegten Schlitten für die Lichtbogenhöhensteuerung und Brennerpendelung sowie Heißdrahttechnik, kann eine bessere Ausnutzung der Ressourcen erreicht werden, wenn statt einer konventionellen Schweißnahtvorbereitung die Engspaltvariante gewählt wird.

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Sowohl beim Herstellen der Komponenten für den nichtnuklearen Teil des Kraftwerkes mit Hilfe stationärer Fertigungsanlagen, als auch bei der Montage des sekundären Kühlkreislaufes vor Ort mit mobiler Ausrüstung kommen in großem Umfang Polysoude-Schweißausrüstungen zum Einsatz. Der zum Sekundärkreislauf gehörige Dampferzeuger, die Turbinen und der Kondensator müssen durch Rohre verbunden werden, die auf der Baustelle zusammen zu fügen sind.

Der Kondensator wird mit Hilfe stationärer Fertigungsanlagen in einer entsprechend ausgestatteten Fabrik hergestellt. Er fungiert als Wärmetauscher und besteht aus einem durch einen Rohrboden unterteilten Kessel, der von zahlreichen Rohren durchzogen wird. Die Rohre müssen in den Rohrboden eingeschweißt werden. Der Rohrboden selbst ist oft durch eine auftraggeschweißte Plattierung geschützt. Aus schweißtechnischer Sicht stellen sich die gleichen Anforderungen wie bei der Fertigung der Dampferzeuger für den Primärkreislauf.

Als zentrales Bauteil moderner Dampfturbinen ist der bis zu 20 m lange und bis zu 350 t schwere Rotor oft aus zwei oder mehr Segmenten zusammengesetzt. Die Segmente selbst werden als Schmiedeteile gefertigt und können aus unterschiedlichen Legierungen bestehen. Zum Vorbereiten einer heterogenen Schweißverbindung wird auf die obere Stirnfläche eines jeden aufrecht auf einem Drehtisch positionierten Segmentes eine Pufferschicht aufgetragen. Um die heterogene Schweißverbindung zu vollenden werden die Segmente so übereinander gestellt, dass sich die Pufferschichten gegenüberliegen, und mit WIG-Heißdraht-Engspaltschweißen zusammengefügt.

Unerlässliche Voraussetzungen zum sicheren und kontinuierlichen Betrieb der Kraftwerke sind vorbeugende Instandhaltung und fachgerecht durchgeführte Reparaturen. Mit ausgefeilten Fertigungsmethoden, wie die beschriebenen Herstellungsprozeduren beim Anschluss der Führungsstutzen des Steuerstabantriebs an den Reaktordruckbehälterdeckel, wurde es möglich, die Zahl ungeplanter Stillstandzeiten stark zu verringern. Gleichzeitig wurden Reparaturkonzepte und die zu ihrer Umsetzung notwendigen Anlagen entwickelt und zugelassen, die es erlauben, geschädigte Komponenten auf zuverlässige Weise dauerhaft in ihren funktionsfähigen Zustand zurückzuversetzen. Die von Polysoude entwickelten und bereitgestellten Anlagen zum mechanisierten Schweißen sind für derartige Reparaturen zertifiziert und so ausgelegt, dass den festgelegten Schweißanweisungen in allen Punkten Folge geleistet werden kann.

Sehr häufig mussten in der Vergangenheit an dem unteren Deckelbereich des Reaktordruckgefäßes angebrachte Anschlüsse für Steuerelemente instand gesetzt werden. Spannungsrisskorrosion führte hier zu schweren Schäden und sogar Leckagen des Primärkreislaufes. Die in Mitleidenschaft gezogenen Stutzen wurden in diesen Fällen bündig mit der Deckeloberfläche abgeschnitten. Um die entstandene Öffnung herum wurde dann durch Auftragschweißen eine Pufferschicht aufgebracht, die eine dauerhafte Schweißverbindung mit dem Ersatzstutzen aus hochlegiertem Stahl ermöglichte. Die Schweißverbindung des ursprünglichen Stutzens an der Innenseite des Deckels bleibt bei dieser Reparaturmethode intakt, aber sie muss nun nicht mehr den Innendruck des Reaktors aufnehmen. Diese Aufgabe wird von der neuen Schweißverbindung an der Außenseite der Deckelwand übernommen.

Ähnliche Korrosionsprobleme traten auch an den Stutzen zur Einleitung von Borsäure in das Kühlmittel des Primärkreislaufes auf. Hier wird ein WIG-Orbitalschweißkopf in das Rohr eingeführt, um den geschädigten Bereich instand zu setzen. Das Bedienpersonal kann den Vorgang über ein eingebautes Endoskop aus sicherer Entfernung verfolgen. Der Kollektorkopf der Schweißanlage gestattet eine endlose Drehbewegung des Schweißwerkzeuges, so dass die Plattierung der Innenwand des Anschlusses in einem Zug ohne Unterbrechung nach jeder Umdrehung des Kopfes durchgeführt werden kann.

Mehrere am Deckel des Reaktordruckgefäßes angebrachte Stutzen erlauben das Einführen von Elementen zur Steuerung und Kontrolle der Anlage. Der Innendruck des Primärkreislaufes wird hier von metallischen Kegeldichtungen aufgenommen. Diese Dichtungen müssen jedes Mal demontiert werden, wenn am Reaktor ein Austausch der Brennstäbe erforderlich wird, zusätzlicher Verschleiß kann durch routinemäßige Wartungsarbeiten entstehen. Als Hersteller von Anlagen, die zum mechanisierten Auftragschweißen bestimmt sind und über eine Fernbedienung betrieben werden können, bietet Polysoude auch eine speziell zur Aufarbeitung dieser Dichtungen konzipierte Ausrüstung an. (bm)

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