Skip Navigation

Produkte und Lösungen, 22.12.2009, 11:01

Optimierte Superlegierung von ThyssenKrupp VDM trotzt Hitze und Schweröl in Schiffsdieselventilen

Moderne Dieselmotoren von Fracht- und Personenschiffen stellen immer höhere Anforderungen an die verwendeten Werkstoffe: Verschärfte Abgasnormen und steigende Rohstoffpreise verlangen nach höherer Energieeffizienz, gleichzeitig wird die Motorleistung bei reduzierten Abmessungen immer stärker. Der Fortschritt sorgt für eine beträchtliche Zunahme der Betriebstemperaturen im Brennraum. Diese hohen Werte bringen die bislang in diesem Bereich eingesetzten Materialien an ihre Grenzen. Um die gestiegenen Anforderungen zu erfüllen, hat ThyssenKrupp VDM die bewährte hochfeste Nickel-Superlegierung Alloy 80A zur Verwendung in großen Zweitakt-Schiffsdieselventilen weiterentwickelt. Die Neuheit: Durch eine Erhöhung des Chromanteils wurde die Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit deutlich verbessert, weitere Legierungselemente sichern die Festigkeit des Werkstoffs.

Moderne Großdieselmotoren für die Schifffahrt im Leistungsbereich von 4.000 bis 80.000 Kilowatt sind bis zu 2.300 Tonnen schwer. Die darin eingesetzten Schiffsdieselventile sind bis zu zwei Meter groß und 300 Kilogramm schwer und werden hohen mechanischen und heißgaskorrosiven Beanspruchungen ausgesetzt. Im Brennraum herrschen sehr hohe Temperaturen, die in Kombination mit dem in Großdieselmotoren eingesetzten Schweröl dazu führen, dass die Oberfläche der Ventilspindeln angegriffen wird und so stark korrodieren kann. Das für die Ventile eingesetzte Material muss deshalb besonders korrosionsbeständig und langlebig sein. Das Ziel der Entwicklung von Werkstoffen im Anwendungsbereich von Ventilspindeln ist es, diese Eigenschaften weiter zu verbessern. Diesen besonderen Anforderungen begegnet ThyssenKrupp VDM mit ihrer neuen Superlegierung, die der Werkstoffspezialist in enger Zusammenarbeit mit dem finnischen Motorentwickler „Wärtsilä“ und dem Ventilhersteller „Märkisches Werk Halver“ entwickelt hat.

Als erfahrener Hersteller von Komponenten für Großschiffsdiesel konnte das Märkische Werk die erforderliche Infrastruktur bieten, diese neue Werkstoffentwicklung in dem Anwendungsbereich von Ventilspindeln zu qualifizieren und einzuführen. „Die Leistungsfähigkeit der Ventilspindel ist im Wesentlichen auf die werkstoffliche Qualität bezogen“, betont Projektmitarbeiter Rainer Weigelt vom Märkischen Werk. „Die umfangreichen Anforderungen in einer Werkstoffqualität zu vereinen, ist eine sehr große Herausforderung. Nur so lassen sich in Zukunft effektive und optimierte Verbrennungsprozesse mit reduzierten Schadstoffausstoß erzielen.“

„Mit ThyssenKrupp VDM stand uns ein ausgezeichneter Werkstoffentwickler mit sehr guten Fachkenntnissen bezüglich der Hochtemperaturkorrosion zur Verfügung“, betont Dr. Dietmar Schlager, der das Projekt beim Motorentwickler Wärtsilä leitete. Das Unternehmen verfügt über weit reichende Kenntnisse bezüglich des Anforderungsprofils an Werkstoffe und Motorkomponenten sowie umfassende Testmöglichkeiten für Ventile. Innerhalb eines ersten Tests wurde ein Ventil aus dem neuen Werkstoff gefertigt und in den Motor eines Containerschiffs eingebaut. „Das Ergebnis im Langzeitfeldversuch zeigte vielversprechende Resultate“, erläutert Schlager. „Nun testen wir sechs weitere Ventile und erwarten von diesen Feldtests weitere Erkenntnisse zur Serienreife.“

Auch über das Anwendungsgebiet „Schiffsdieselventile“ hinaus hat der neue Werkstoff großes Potential, da er überall da eingesetzt werden kann, wo hohe Anforderungen bezüglich Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit im Zusammenhang mit aggressivem Öl bestehen. „Wir sehen auch im Kraftfahrzeugbereich hervorragende Aussichten für den Werkstoff“, so Dr. Jutta Klöwer, Projektleiterin bei ThyssenKrupp VDM, „besonders vor dem Hintergrund des Trends zu weiteren Leistungssteigerungen und somit höheren Temperaturen im Brennraum der Motoren.“

nach oben