Mechanisches Verhalten offenporiger Sandwich-Strukturen im Hochtemperaturbereich

Die Schonung der natürlichen Ressourcen sowie die Reduzierung des CO2 Ausstoßes sind wesentliche Ziele bei der Entwicklung neuartiger Kombi-Kraftwerke zur Energiegewinnung. Um diese Ziele erreichen zu können, muss die Effizienz und somit der Wirkungsgrad von Kraftwerken verbessert werden. Eine Wirkungsgradsteigerung kann nur erreicht werden, wenn die Prozessparameter Druck und Temperatur in den Kraftwerksbereichen Gas- und Dampfturbine sowie Brennkammer erhöht werden können. Vor allem eine Steigerung der Temperatur führt zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades jedoch auch zu erheblichen werkstoffseitigen Problemen. Um beispielsweise einen Gesamtwirkungsgrad von 65% bei Verfeuerung von Erdgas zu erreichen, müssen in der Dampfturbine Dampfeintrittstemperaturen von annähernd 700°C erreicht werden. Diese Temperaturen sind nur durch die Entwicklung neuer Werkstofflösungen in Verbindung mit einer Transpirationskühlung/Effusionskühlung für Bereiche bzw. Bauteile mit höchster Arbeitstemperatur zu realisieren [1]. Die Rotoren und Gehäusepartien in der Hochdruck- und Mitteldruckdampfturbine sollen durch gekühlte und ggf. gelochte sandwichartige Hohlstrukturen, bestehend aus Deckblechen und einem Drahtgewebe als Zwischenlage, auf Temperaturen unter 600°C bei der Verwendung von ferritisch-martensitischen Stählen gekühlt werden.