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Technische Regeln für Dampfkessel
- Prüfung -
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TRD 508 - Zusätzliche Prüfungen an Bauteilen, berechnet mit zeitabhängigen Festigkeitskennwerten

Ausgabe Oktober 1978
(ArbSch. 10/1978 S. 375; 7-8/1986 S. 50aufgehoben)

1 Geltungsbereich

Diese Richtlinie gilt für die zusätzlichen Prüfungen und Überwachungen von Rohren, Sammlern und sonstigen Hohlkörpern. die mit zeitabhängigen Festigkeitskennwerten berechnet werden. Es handelt sich hierbei um Bauteile, die im Kriechbereich betrieben werden oder für die eine Nachrechnung auf Lastwechselbeanspruchung in TRD 301 gefordert ist. Sie gilt nicht für im Rauchgasstrom liegende Überhitzerrohre.

Für bereits erlaubte Dampfkessel ist diese TRD sinngemäß anzuwenden. Dabei ist die bisher verfahrene Betriebszeit anhand vorhandener Unterlagen und neu aufzunehmender Meßreihen hinsichtlich der Werkstofferschöpfung zu bewerten.

2 Vorprüfung

2.1 Vorzulegende Unterlagen

Zur Vorprüfung sind Unterlagen vorzulegen ¹ über:

(1) die Auslegung der Bauteile auf Lebensdauer und Lastwechsel unter Berücksichtigung der Beanspruchungen aus Druck, Temperatur, Temperaturdifferenzen sowie äußeren Kräften und Momenten entsprechend den Festlegungen der TRD der Reihe 300,

(2) die Befahr- und Besichtigungsmöglichkeiten der Bauteile für die Innen- und Außenseite,

(3) die konstruktive Gestaltung der Bauteile im Hinblick auf die Durchführbarkeit der zusätzlichen Prüfungen,

(4) die Erfassung von zeitlichem Temperatur- und Druckverlauf.

Meßstellen für Temperatur und Drucküberwachung sind anhand eines Meßstellenplanes festzulegen. Der Druck ist so zu erfassen, daß eine Zuordnung zu den Temperaturen jederzeit möglich ist. Dampftemperatur-Meßstellen sind am Ende von Überhitzerstufen und hinter Kühlern vorzusehen.

Zeitweilige oder bleibende Temperaturmeßeinrichtungen können z.B. am Anfang der Überhitzerstufen oder zur Feststellung der Abweichung vom Mittelwert an parallel geschalteten Rohren notwendig werden.

Eine Überprüfung der betrieblichen Temperatur- und Druckmeßeinrichtungen muß möglich sein.

2.2 Vorzusehende Maßnahmen bei hochbeanspruchten Bauteilen ²

Folgende Maßnahmen kommen in Frage:

(1) registrierende Messung (analog oder digital) für die Beurteilung der Druck- und Temperaturbeanspruchung,

(2) registrierende Messung (analog oder digital) von Temperaturdifferenzen innerhalb der Wanddicke an den Bauteilen, die voraussichtlich die zulässige Temperaturänderungsgeschwindigkeit bestimmen,

(3) Feststellen der Prüfmöglichkeit von Temperatur-Meßstellen nach Abschnitt 2.2 (1) mit zusätzlich hierfür vorgesehenen Temperatur-Meßstellen in unmittelbarer Nähe der betrieblichen Meßstellen,

(4) zerstörungsfreie Prüfungen bei der Herstellung und gezielt bei wiederkehrenden Prüfungen,

(5) Messungen zur Feststellung der Geometrie, z.B. Wanddicken- und Unrundheitsmessungen,

(6) Messungen zur Feststellung der bleibenden Dehnung,

(7) Oberflächengefügeuntersuchungen [in der Regel zusammen mit Abschnitt 2.2 (6)],

(8) rechnerische Verfolgung der Erschöpfung.

2.3 Prüfungen

Bei der Vorprüfung sind

(1) die wichtigsten Daten für jedes Kesselbauteil nach TRD 508 Anlage 1 Tafel 2 aufgrund der Auslegungsdaten zusammenzustellen,

(2) die hochbeanspruchten Bauteile und Bereiche an diesen Bauteilen zur Festlegung der Maßnahmen nach Abschnitt 2.2 durch den Sachverständigen in Abstimmung mit dem Hersteller und dem Betreiber zu ermitteln,

(3) der Meßstellenplan nach Abschnitt 2.1 (5) zu prüfen.

3 Bauprüfung

Bei der Bauprüfung sind die ausgewählten Maßnahmen nach Abschnitt 2.2 durchzuführen und zu protokollieren. Sofern diese hersteller- oder betreiberseitig erfolgen (Bauüberwachung), kann sich der Sachverständige auf Stichproben beschränken. Es wird geprüft, ob die festgelegten Meßstellen für Druck, Temperatur und bleibende Dehnung gekennzeichnet und leicht zugänglich sind.

4 Prüfungen nach Inbetriebnahme

4.1 Prüfung der Betriebsdaten

Der Sachverständige beurteilt anhand von Meßreihen aus dem ersten Betriebsjahr den Einfluß des Kesselbetriebes auf die Lebensdauer der Bauteile. Die hierfür eingesetzten Betriebsmeßgeräte sind auf Abweichung zu prüfen. Über die Temperaturverteilung paralleler Rohrstränge und über maximale Wand-Differenztemperaturen dickwandiger Bauteile beim An- und Abfahren sowie Laständerungen sind Meßprotokolle vorzulegen. Aufgrund der festgestellten Temperatur- und Druckbeanspruchungen sowie ggf. Zusatzbeanspruchungen ist mit den gemessenen Wanddicken die zu erwartende Lebensdauer mit einem zwischen Betreiber und Überwacher abgestimmten Verfahren, z.B. nach den Abschnitten 2.3 bis 2.5 der TRD 508 Anlage 1, zu ermitteln.
Im Laufe des ersten Betriebsjahres ist mit dem Betreiber abzusprechen, welche Angaben dieser für die Ermittlung der Erschöpfung der hochbeanspruchten Bauteile vorlegt. Die Angaben gliedern sich in:

(1) jährliche Zusammenfassung der Ergebnisse von Messungen, die an den vereinbarten Meßstellen durchgeführt werden ³,

(2) Anzahl der An- und Abfahrvorgänge mit dazugehörigen Betriebsaufzeichnungen.

4.2 Wiederkehrende Prüfungen

4.2.1 Äußere Prüfungen

(1) Es wird eine repräsentative Meßreihe aufgenommen und beurteilt. Dabei sind die Betriebsmeßgeräte stichprobenweise nachzuprüfen. Außerdem beurteilt der Sachverständige die Betriebsbeanspruchung, z.B. aufgrund von Druck und Temperatur anhand vorzulegender Unterlagen.

(2) Zur Ermittlung der Erschöpfung werden die Erhebungen durch den Sachverständigen nach Verfahren der Abschnitte 2.3 bis 2.5 der TRD 508 Anlage 1 ausgewertet oder überprüft, so daß das Erreichen einer bestimmten Erschöpfung einzelner Bauteile rechtzeitig erkannt und demgemäß die erforderlichen Maßnahmen eingeleitet werden können.

4.2.2 Innere Prüfungen

Bei der inneren Prüfung werden die Messungen zur Feststellung der bleibenden Dehnungen wiederholt. Soweit diese Messungen betreiberseitig durchgeführt worden sind, kann sich der Sachverständige auf Stichproben beschränken. Nach Erreichen der in Abschnitt 4.3 genannten Kriterien kommen die dort beschriebenen besonderen Prüfungen in Betracht.

4.3 Besondere Prüfungen

Nachstehend aufgeführte Maßnahmen können aufgrund von Prüfergebnissen an Bauteilen oder Schadenserfahrung, z.B. aufgrund von Empfehlungen des DDA-Ausschusses Schadensfragen, spätestens aber nach Erreichen der in den Abschnitten 4.3.1 und 4.3.2 genannten rechnerischen Erschöpfungen erforderlich werden.

4.3.1 Maßnahmen nach Erreichen der Gesamterschöpfung ⁴ e = 60 % bzw. e_w = 50 %

(1) Es kommen zerstörungsfreie Prüfungen, z.B. Rißuntersuchungen durch Magnet-Durchflutungsverfahren, Farbeindringverfahren, US-Prüfungen, Oberflächengefügeuntersuchungen und Besichtigungen mittels Innenbesichtigungsgeräte (Endoskope u.a.) in Betracht. Sofern diese hersteller- oder betreiberseitig erfolgen, kann sich der Sachverständige auf Stichproben beschränken.

(2) Die Prüfungen sollen unter Berücksichtgung der Ergebnisse der vorangegangenen Prüfungen bis zur Feststellung von Schäden oder 1 % bleibender Dehnung im Rahmen der wiederkehrenden inneren Prüfungen durchgeführt werden.

4.3.2 Maßnahmen nach Erreichen der Gesamterschöpfung e = 100 %

Es kommen die gleichen Prüfungen in Betracht wie unter Abschnitt 4.3.1 (1), jedoch ist der Prüfumfang entsprechend zu erhöhen. Eine Verkürzung der Prüffrist ist nicht erforderlich, wenn die Zeitstanderschöpfung e_zund die Lastwechselerschöpfung e_w jeweils kleiner als 100 %. sind und wenn keine Schädigungen festgestellt werden.

Eine Verkürzung der Prüffrist ist auch nach Erreichen der Erschöpfung e_z und/oder e_w> 100 % dann nicht erforderlich, wenn bis zu diesem Zeitpunkt eine Betriebszeit der Bauteile im Regelfall von 15 Jahren erreicht worden ist und der Sachverständige nach der Bewertung von folgenden Prüfungen diesem Vorgehen zustimmt:

(1) Prüfung der betroffenen Bauteile auf Zeitstandschädigung und auf Schädigung durch Lastwechselbeanspruchung (Oberflächengefügeuntersuchungen oder diesen gleichwertige Prüfverfahren müssen dazu herangezogen werden).

(2) Beurteilung der in dem folgenden Betriebsintervall vorgesehenen Betriebsweise in bezug auf die vorangegangene Betriebsweise.

Dieses gilt für warmfeste ferritische Stähle.

4.3.3 Maßnahmen nach Erreichen von 1 % gemessener bleibender Dehnung

Es kommen die gleichen Prüfungen in Betracht wie unter Abschnitt 4.3.1 (1). Die Prüffristen werden in Abstimmung mit dem Betreiber verkürzt, es sei denn, es werden besondere betriebliche Maßnahmen angewendet.

5 Austausch von Bauteilen

Bauteile sind auszutauschen

(1) nach Feststellung von wesentlichen Rissen ⁵, die auf Schädigung durch Zeitstand- oder Wechselbeanspruchung des Bauteils schließen lassen, oder

(2) nach Erreichen der Erschöpfung e_zoder e_w 100 %, es sei denn, daß durch besondere Prüfungen bei verkürzten Prüffristen entsprechend Abschnitt 4.3.2 und/oder besondere betriebliche Maßnahmen der Nachweis des gefahrlosen Weiterbetriebes erbracht wird, oder

(3) nach Erreichen einer bleibenden Dehnung von 2 % an Meßstellen, von denen Ergebnisse seit der Inbetriebnahme vorliegen, oder

(4) nach Erreichen einer bleibenden Dehnung von 1 % an Meßstellen, die nachträglich - spätestens bei Erreichen von e = 60 % - eingerichtet worden sind.

______________

1) Bei Abweichungen von den TRD sollte möglichst frühzeitig eine Abstimmung zwischen Ersteller, Hersteller, Betreiber und Überwacher getroffen werden.

2) Als hochbeanspruchte Bauteile im Sinne dieser TRD gelten Teile mit geringster Lebensdauererwartung.

3) Hierbei sind Temperaturintervalle, z.B. 5 °C festzulegen und die hierauf entfallenden Betriebsstunden zu summieren. Bei stark unterschiedlichem Druck, z.B. Gleitdruck-Betrieb, ist auch eine entsprechende Erfassung des Betriebsdruckes notwendig.

4) Siehe Abschnitt 2.5 der TRD 508 Anlage 1

5) Als wesentliche Risse gelten solche, die für das Bauteil Bruchgefahr bedeuten und deren Reparatur nicht vertretbar ist.

ENDE