Im Rahmen der langjährigen Kooperation HTW-BAM auf dem Gebiet der Schwingungsrisskorrosion für geothermale Energie und Technologien wurden mehrere Teilprojekte benannt. Hier wird der Beginn des Projekts für die Konstruktion einer Korrosionskammer, die unter Druck betrieben wird, für die praxisnahe Prüfung der Betriebssicherheit von Komponenten in der Geothermietechnologie vorgestellt. Dieses Projekt wurde von der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung unterstützt und finanziert.

In vielen Bereichen der Technik werden Werkstoffe gleichzeitig dynamisch und korrosiv belastet. Zur Prüfung dieser Schwingungsrisskorrosion (SwRK, englisch Corrosion Fatigue – CF) werden Komponenten gekoppelt, d. h. zeitlich dynamisch-mechanisch und korrosiv in einer Prozesszone beansprucht. Im Gegensatz zu den jeweiligen Einzelbeanspruchungen sind die Mechanismen dieser Schädigungsart, die insbesondere abhängig von der Lastwechselfrequenz sind, bislang noch nicht ausreichend erforscht.

Geothermieanlagen sind im Grundlastbereich eine heute praktizierte zugängliche Alternative zu konventionellen Kraftwerken. Für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb ist es notwendig, die verwendeten Bauteile beanspruchungsgerecht auslegen zu können – was bisher nicht im geeignetem Maße geschieht und zu hohen zusätzlichen Kosten bei Herstellern und Betreibern führt. Durch Schwingungsrisskorrosion in hochsalinen Thermalwässern verursachte Schadensfälle haben zusätzlich gezeigt, dass Geothermieanlagen heute noch nicht sicher betreibbar sind.

Die Lebensdauer von Bauteilen, die gleichzeitig mechanisch und korrosiv belastet werden, kann mit vorhandenen Literaturwerkstoffdaten nicht ausreichend abgeschätzt werden. So kommt es entweder im Betrieb zu frühzeitigem Versagen oder einer Überdimensionierung bei der Konstruktion. Um Werkstoffe unter Bedingungen der Schwingungsrisskorrosion zu prüfen und somit belastbare Materialkennwerte zu bekommen, ist es notwendig, diese unter Realbedingungen in hierfür geeigneten Prüfanlagen zu testen.

Zwei Konzepte wurden in diesem Projekt verfolgt: Beim ersten Prüfkonzept der SwRK mittels Hohlprobe wurde das Korrosionsmedium durch eine Bohrung, die sich in der Mitte des Probenkörpers befindet, geleitet. Das zweite Prüfkonzept sah vor, die Probe im belasteten Bereich vollständig mit einer Kammer zu umschließen. Langfristiges Ziel dieses Projekts war die Erarbeitung eines Auswahlverfahrens für Werkstoffe für die Anwendung in Geothermie-Technologien und die Ermittlung von spezifischen Werkstoffkennwerten. Die Ergebnisse des Projekts sollen bei der Werkstoffauswahl für geothermische Kraftwerke konkret beratend herangezogen werden.

• Prof. Dr.-Ing. Anja Pfennig (Projektleitung)

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

• Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)