Stellen Sie sich folgendes Szenario vor: Wartungsalarme ertönen plötzlich, Produktionslinien kommen zum Stillstand und die Reparaturkosten steigen wie eine ankommende Flut. Die Ursache? Höchstwahrscheinlich ein Rohrbruch im Kessel. Als industrielles Herzstück vieler Betriebe hat die Gesundheit der Kesselrohre direkten Einfluss auf die betriebliche Effizienz und die wirtschaftliche Leistung. Wie können Unternehmen dieses Albtraumszenario vermeiden?

Kesselrohre sind kritische Metallrohre, die Wasser erhitzen und Dampf in Industriekesseln erzeugen. Basierend auf den Strömungsmustern von Wasser und heißen Gasen lassen sich Kessel in zwei Hauptkategorien einteilen:

• Wasserrohrkessel: Wasser zirkuliert durch Rohre, die extern durch Ofengase erhitzt werden. Diese Konstruktion hält höheren Drücken stand und eignet sich für industrielle Großanwendungen.
• Flammrohrkessel: Heiße Gase strömen durch Rohre, die das umgebende Wasser durch Wärmeleitung erhitzen. Diese einfacheren Strukturen dienen Betrieben mit bescheidenen Dampfanforderungen.

Unabhängig vom Typ halten Kesselrohre extremen Bedingungen stand – hohen Temperaturen, intensivem Druck und korrosiven Medien – was sie anfällig für mehrere Schadensmechanismen macht.

Rohrbrüche in Kesseln treten selten plötzlich auf, sondern entwickeln sich durch längere Einwirkung schädigender Faktoren:

• Speisewasserkorrosion: Unsachgemäß aufbereitetes Speisewasser, das gelösten Sauerstoff, saure Verbindungen oder andere korrosive Elemente enthält, erodiert allmählich die Rohrinnenseiten und verursacht Wandverdünnung und Perforation. Die Kesselsteinbildung reduziert außerdem die Wärmeübertragungseffizienz, erhöht den Brennstoffverbrauch und kann zu lokaler Überhitzung führen.
• Graphitierung: Bei anhaltend hohen Temperaturen zersetzen sich Karbide in bestimmten niedriglegierten Stählen zu Graphit, wodurch die Materialfestigkeit geschwächt und die Kriechfestigkeit verringert wird. Dieses Phänomen verkürzt die Lebensdauer der Rohre erheblich.
• Thermische Ermüdung: Wiederholtes Temperaturwechsel während des Anfahrens, Abschaltens und bei Lastschwankungen erzeugt innere Spannungen, die sich in Rissen ansammeln, insbesondere in spannungskonzentrierten Bereichen wie Schweißnähten.
• Korrosionsermüdung: Die kombinierte Wirkung von korrosiven Medien und zyklischer Belastung beschleunigt die Rissbildung und -ausbreitung und verringert die Ermüdungslebensdauer in Schweißverbindungen und Spannungskonzentrationszonen erheblich.

Um Rohrbrüche in Kesseln systematisch zu verhindern, gründete das Electric Power Research Institute (EPRI) 1985 das Boiler Tube Failure Reduction (BTFR)-Programm. Dieser umfassende Ansatz hilft Industrien, Risiken bei Kesselrohren durch vier Schlüsselkomponenten zu identifizieren, zu bewerten und zu kontrollieren:

• Risikobewertung: Bewertet systematisch Kesselsysteme, um potenzielle Versagensmechanismen und Hochrisikobereiche zu identifizieren, unter Berücksichtigung von Konstruktionsspezifikationen, Betriebshistorie, Wartungsprotokollen und der Qualität der Wasseraufbereitung.
• Inspektionsstrategie: Implementiert wissenschaftliche Inspektionsprotokolle unter Verwendung geeigneter zerstörungsfreier Prüfverfahren wie Ultraschall-, Röntgen-, Wirbelstrom- und Eindringprüfung.
• Wartungsmaßnahmen: Optimiert die Wasseraufbereitung, steuert Betriebsparameter und setzt rechtzeitige Reparaturen oder Ersatzmaßnahmen auf der Grundlage von Risikobewertungen und Inspektionsergebnissen um.
• Datenanalyse: Richtet robuste Datensysteme ein, um Ausfallmuster zu verfolgen, die verbleibende Lebensdauer der Rohre vorherzusagen und Verbesserungen der Präventivstrategie zu informieren.

Organisationen, die das BTFR-Programm anwenden, berichten über erhebliche Reduzierungen von Rohrbrüchen in Kesseln, ungeplanten Ausfallzeiten und Reparaturkosten, während sie gleichzeitig die allgemeine Systemsicherheit und -zuverlässigkeit verbessern.

Proaktive Investitionen in Präventivmaßnahmen bringen im Vergleich zu reaktiven Reparaturen erhebliche Erträge. Über die Reduzierung direkter Wartungskosten hinaus minimiert die Implementierung von BTFR Produktionsverluste durch ungeplante Ausfälle, verbessert die Anlagenauslastung und verlängert die Lebensdauer der Kessel – was langfristige betriebliche und finanzielle Vorteile bringt.