Der Rückbau von Strukturen aus Zirkonium-Legierungen stellt eine große Herausforderung bei der Zerlegung von Kernreaktoren dar, da durch den Schneidprozess freigesetzte Partikel dieser Legierungen sich bereits bei geringer Erwärmung entzünden können. Ziel dieser Arbeit war es, die hohen Temperaturen von thermischen Schneidverfahren gezielt zu nutzen, um eine sichere Oxidation der Partikel direkt im Schneidprozess zu bewirken und damit das Metallbrandrisiko herabzusetzten. Neben dieser erhöhten Sicherheit besteht ein großer Vorteil thermischer Schneidverfahren gegenüber mechanischen Verfahren in der deutlich höheren Schneidgeschwindigkeit. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Verfahren sind das Plasmaschneiden, das Hot-Wire-Plasmaschneiden, das Kontakt-Lichtbogen-Metall-Schneiden sowie das autogene Brennschneiden. Als Vergleichsverfahren wurden das Trennschleifen und das Sägen betrachtet. Alle Verfahren wurden an Luft-Atmosphäre und unter Wasser untersucht, wobei jeweils der Oxidationszustand der ausgetriebenen Partikel, die möglichen Prozessparameter, die Prozesstemperaturen, die Gasemissionen und die Partikelgrößenverteilung ermittelt wurden.
Aktualisiert: 2020-03-09
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Der Rückbau von Strukturen aus Zirkonium-Legierungen stellt eine große Herausforderung bei der Zerlegung von Kernreaktoren dar, da durch den Schneidprozess freigesetzte Partikel dieser Legierungen sich bereits bei geringer Erwärmung entzünden können. Ziel dieser Arbeit war es, die hohen Temperaturen von thermischen Schneidverfahren gezielt zu nutzen, um eine sichere Oxidation der Partikel direkt im Schneidprozess zu bewirken und damit das Metallbrandrisiko herabzusetzten. Neben dieser erhöhten Sicherheit besteht ein großer Vorteil thermischer Schneidverfahren gegenüber mechanischen Verfahren in der deutlich höheren Schneidgeschwindigkeit. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Verfahren sind das Plasmaschneiden, das Hot-Wire-Plasmaschneiden, das Kontakt-Lichtbogen-Metall-Schneiden sowie das autogene Brennschneiden. Als Vergleichsverfahren wurden das Trennschleifen und das Sägen betrachtet. Alle Verfahren wurden an Luft-Atmosphäre und unter Wasser untersucht, wobei jeweils der Oxidationszustand der ausgetriebenen Partikel, die möglichen Prozessparameter, die Prozesstemperaturen, die Gasemissionen und die Partikelgrößenverteilung ermittelt wurden.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Die gezielte Kombination des Plasmaschneidens mit dem autogenen Brennschneiden, wobei der Plasmastrahl und der autogene Schneidsauerstoff in einer gemeinsamen Wirkzone zusammengeführt werden, ermöglichen die Schaffung einer neuen leistungs-fähigen Schneidtechnologie. Es entsteht ein Hybridschneidprozess. Die Energiedichte wird erhöht, es werden Synergieeffekte genutzt sowie verfahrensspezifische Nachteile minimiert. Eine Prozessanalyse der konventionellen Einzelverfahren zeigt eine unzureichende Ausnutzung der Prozessenergie. Durch gezielte Variation signifikanter Prozesspara-meter lassen sich beim neuen Hybridprozess die Prozessgrößen Temperatur, Strahlkinetik, Sekundärgas und Metallurgie beeinflussen. Diese Einflüsse werden analytisch und experimentell untersucht, die Ergebnisse fließen in die Entwicklung des Plasma-Autogen-Hybridschneidverfahrens ein. Dadurch können mit dem Hybridschneidverfahren Schneidgeschwindigkeitssteigerungen um das 2,4fache gegenüber dem konventionellen Plasmaschneiden und das 1,8fache gegenüber dem autogenen Brennschneiden realisiert werden. Basierend auf den vorangegangenen Untersuchungsergebnissen wird ein eigenständiges Plasma-Autogen-Hybridschneidmodul entwickelt.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Erweiterung des Standes der Wissenschaft und Technik auf den Gebieten der Mehrfasen-Schneidaggregate, der Plasmaschneidbrenner- Konstruktion und der elektronischen Signalverarbeitung bei Flammenprozessen zur Einführung einer neuartigen Abstandregelung beim autogenen Brennschneiden. Für die Erfassung und Regelung der Höhe eines autogenen Schneidbrenners über einem Werkstück wird eine elektronische Vorrichtung untersucht, die ohne zusätzliche Sensoren auskommt. Es wird eine Apparatur vorgeschlagen mit der sich die Produktivität von
Plasmaschneidanlagen durch das Zusammenfassen der Prozessschritte „Schnitt“ und „Schweißnahtvorbereitung“ steigern lässt. Eine Brennerentwicklung wird vorgestellt, die die Metallbearbeitung unter beengten Verhältnissen und bei schwierigen Positionen vereinfacht.
Aktualisiert: 2019-10-17
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