Titel: Ueber einige amerikanische Kesselexplosionen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1881, Band 242 (S. 243–249)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj242/ar242071

Ueber einige Kesselexplosionen.

Mit Abbildungen auf Tafel 19.

Dem Scientific American sind die folgenden Angaben über einige Explosionen von Dampfkesseln entnommen, welche in diesem Jahre in Amerika stattgefunden haben.

Am 1. Juni 1881 in der Mittagsstunde explodirte in der Färberei von Gafney und Comp. in Kensington, Philadelphia, ein einfacher Cylinderkessel, |244| wobei 3 Personen getödtet und 8 verwundet wurden (vgl. a. a. O., 1881 Bd. 45 S. 20). Der Kessel hatte 0m,9 Durchmesser, war 9m lang und an beiden Enden mit ebenen guſseisernen Böden von 48mm Dicke versehen. Die Böden waren mit einer nach innen gerichteten Flansche von 41mm Dicke an den Kessel genietet. In der Mitte des einen Bodens war ein Mannloch von 394mm Breite und 324mm Höhe ausgespart, dessen Rand nur innen durch eine schmale Arbeitsleiste verstärkt war. Diese Verstärkung war aber durch Fortnahme der harten Kruste beim Hobeln jedenfalls reichlich aufgehoben. Der Mannlochdeckel selbst war nicht bearbeitet, so daſs schon durch das Aufschrauben desselben erhebliche Spannungen im Kesselboden entstehen konnten. Rechnet man noch hinzu, daſs auch vom Gieſsen her, besonders am Rande, Spannungen in dem Eisen vorhanden sein konnten, so liegt es auf der Hand, daſs ein solcher Kesselboden selbst von dem ausgezeichnetsten Material nicht sehr widerstandsfähig sein konnte, wie es auch durch die erwähnte Explosion erwiesen wurde. Und doch sollen derartige Kessel mit gegossenen Stirnplatten in den Vereinigten Staaten von Nordamerika auſserordentlich verbreitet sein. Der explodirte Kessel war noch neu, erst im März aufgestellt und nebst zwei ganz gleichen Kesseln, die schon seit 2 Jahren im Betrieb waren, mit Wasserdruck auf 6at,48 geprüft. Die zulässige Betriebsspannung betrug 4at,42. Die beiden Sicherheitsventile des Kessels hatten je 5cm Durchmesser und es scheint, daſs dieselben nicht genügten, bei geringem Dampf verbrauch ein Steigen der Spannung über die zulässige Grenze zu verhindern. Eine solche Steigerung der Spannung wird wenigstens als die Ursache jener Explosion angesehen, da man sämmtliche Absperrventile in den verschiedenen Zweigen der von dem Kessel ausgehenden Dampfleitung nach der Explosion geschlossen fand. Die vordere mit dem Mannloch versehene Stirnplatte barst durch zwei diagonale Risse in vier Theile (vgl. Fig. 7 Taf. 19), welche dann durch einen ringsum laufenden Sprung von der Flansche abgetrennt wurden. Diese Theile und der Kessel selbst wurden nach entgegengesetzten Richtungen weit fortgeschleudert und richteten arge Zerstörungen an. Die hintere Stirnplatte wie auch der Mantel am hinteren Ende wurden, wahrscheinlich beim Sturz des Kessels, eingedrückt. Im Uebrigen blieb der Mantel unversehrt.

Am rathsamsten dürfte es jedenfalls sein, guſseiserne Kesselböden überhaupt nicht zu verwenden. Will man aber nicht davon abgehen, so sollte man wenigstens solche Formen wählen, welche den Eigenschaften des Guſseisens entsprechen, d.h. welche eine Inanspruchnahme des Materials auf Zug möglichst ausschlieſsen, oder doch auf das geringste Maſs zurückführen und welche bewirken, daſs die Belastung durch den Dampfdruck hauptsächlich nur Druckspannungen hervorruft. Dieser Bedingung scheint z.B. die Form Fig. 8 ziemlich |245| gut zu entsprechen. Der Boden ist hier nach innen gewölbt, die Flansche nach auſsen gerichtet und das Mannloch durch eine kräftige Rippe versteift.

Daſs auch Schmiedeisen unter ähnlichen Umständen nicht widerstandsfähig genug ist, zeigt eine andere Explosion, welche am 15. Januar 1881 in dem Lagerhaus von Creery und Comp. in New-York stattfand (vgl. Scientific American, 1881 Bd. 44 S. 98). Der Dampf wurde hier zur Heizung und zum Betrieb der Elevatoren benutzt. Der Kessel war 10 Jahre alt und im August 1880 mit Wasserdruck auf 7at,4 geprüft. Die zulässige Spannung betrug 5at, die gewöhnliche Betriebsspannung durchschnittlich 3at,5. Bei der Explosion wurde der Deckel des Dornes, welcher, wie die besprochene Kesselstirnwand, in der Mitte mit einem Mannloch versehen war, durch einen diametralen Riſs in zwei Hälften getheilt und am Rande rings herum abgerissen. Auſserdem zeigten die beiden Theile noch mehrere radiale Risse. Diese Zerstörung – bei welcher glücklicherweise Niemand beschädigt wurde – fand also in ganz ähnlicher Weise wie bei der guſseisernen Stirnplatte statt, obgleich hier auſser einem das Mannloch einfassenden Ring noch sechs schräge Anker angeordnet waren (vgl. Fig. 9 Taf. 19), welche den Deckel mit dem Mantel des Dornes verbanden. Bei der Explosion rissen die Ankernieten am Deckel ab. Die Ursache des Unfalles scheint nicht aufgefunden zu sein; jedenfalls genügt die im Scientific American gegebene Erklärung, daſs nämlich die Anker bei steigender Temperatur wegen ihrer gröſseren Erwärmung sich immer mehr als der Dommantel ausgedehnt und so ein fortwährendes Aus- und Einbiegen des Deckels bewirkt haben, nicht, da die Differenz in den Dehnungen zu gering ist. Das Blech war an den Bruchflächen durchaus gesund und abgetrennte Versuchsstreifen erwiesen sich zäh und fest. Eine relative Verschwächung des Bleches am Rande ist nicht auffällig, da dasselbe beim Umbördeln hier stark zu leiden hat. Auch eine steilere Anordnung der Anker (vgl. Fig. 9 bei A), wie sie vorgeschlagen ist, wird kaum die Construction fester machen. Der Kessel hatte mit gedämpftem Feuer und geschlossenem Rauchschieber in der Nacht von Sonnabend auf Sonntag still gelegen. Am Sonntag Mittag um 12 Uhr 30 Min. will der Kesselwärter nur 0at,2 Ueberdruck am Manometer gefunden haben. Um 4 Uhr 30 Min. Nachmittags fand der Wächter so starken Kohlendunst vor, daſs er die Fenster öffnete, und gleich darauf fand die Explosion statt. Nach diesen Angaben dürfte wohl auf einen eingetretenen Siedeverzug zu schlieſsen sein; wenigstens wird damit die Explosion am einfachsten erklärt. Jedenfalls hat dieselbe gezeigt, daſs der ausgeschnittene Domdeckel die schwächste Stelle des Kessels war.

Ein dem zuerst beschriebenen gleicher, nur etwas kleinerer Kessel explodirte, jedoch in anderer Weise, am 10. Juni 1881 in dem Walzwerke |246| von C. M. Atkins nahe bei Pottsville, Pennsylvanien, wobei ebenfalls drei Personen ums Leben kamen (vgl. Scientific American, 1881 Bd. 45 S. 34). Die Länge des Kessels betrug 7m,9, sein Durchmesser 0m,76. Er war i. J. 1870 hergestellt, aus 11 Schüssen zusammengesetzt, in Längs- und Quernähten einfach genietet. Im April 1873 wurde er in Betrieb genommen und war seitdem mit Unterbrechungen, im Ganzen 76 Monate (die einzelnen Monate und Tage zusammengezählt), in Benutzung gewesen. Er war im Verein mit einem zweiten gleichen Kessel über einem Puddelofen aufgestellt (vgl. Fig. 10 Taf. 19). Die Dampfspannung hatte zwischen 4 und 4at,7 geschwankt; bei der letzteren Spannung hatte das Sicherheitsventil abgeblasen. Die Enden der Kessel waren mittels angenieteter Oesen aufgehängt und auch durch Mauerwerk unterstützt. Auſserdem scheint auf der ganzen Länge eine weitere Unterstützung nicht vorhanden gewesen zu sein, so daſs die Kessel einer dauernden Inanspruchnahme auf Biegung ausgesetzt waren. Die guſseisernen Böden waren in diesem Falle nicht Schuld an dem Unglück; es riſs vielmehr der Mantel in dem Querschnitt bei a (rechts in Fig. 10) geradezu ab, und zwar im vollen Blech, nicht in einer Nietnaht. An dieser Stelle wurde einige Minuten vor der Explosion ein Leck an der Unterseite des Kessels bemerkt, worauf man Befehl gab, sofort das Feuer zu entfernen. Dies war jedoch nicht mehr möglich, da mächtige Dampfwolken, aus dem in den Puddelofen niederrinnenden Wasser entstanden, aus dem Feuerraum hervordrangen. Gleich darauf riſs der Kessel vollständig aus einander, das kürzere Ende wurde weit fortgeschleudert, während der übrige Theil, nach der entgegengesetzten Seite ausweichend, den Schornstein C umwarf, bei a niederstürzte und dann liegen blieb. Die Blechstärke betrug an der Bruchstelle 5mm,3.

Wie dick das Blech ursprünglich war, ist nicht angegeben. Jedenfalls hatte die Unterseite des Kessels bei a durch die aus dem Puddelofen in einem senkrechten Kanal aufsteigenden Heizgase, welche hier fast normal auf den Kessel stieſsen, sehr zu leiden. Wenn allerdings, wie im Scientific American angegeben ist, das Blech am ganzen Umfange des Bruchquerschnittes gleiche Stärke hatte, so ist anzunehmen, daſs der Kessel von vorn herein aus dünnem Blech hergestellt war. Ein Ausflicken oder eine sonstige Ausbesserung des Kessels war nie nöthig gewesen. Der Kesselstein war erst kurze Zeit vor der Explosion ausgekratzt. Irgend welche Fehler konnten am Kessel nicht aufgefunden werden. Es muſs demnach als einzige Ursache der Explosion die Einwirkung der Stichflamme angesehen werden. Durch dieselbe im Verein mit den zeitweiligen Abkühlungen muſs die Beschaffenheit des Bleches wesentlich geändert worden sein, indem es sich an der Bruchstelle krystallinisch und brüchig zeigte. Auch die Jury war der Ansicht, daſs der Unfall durch die fortwährenden Dehnungen und |247| Zusammenziehungen hervorgerufen sei. Der Berichterstatter des Scientific American will bemerkt haben, daſs Explosionen, bei welchen der Kessel wie hier in der Querrichtung reiſst, nur in Walzwerken vorkommen, wo die Kessel ähnlich wie hier aufgestellt und groſsen und plötzlichen Temperaturänderungen ausgesetzt sind. In einem geringen Grade mag auch die Beanspruchung auf Biegung mit zu dem Bruche beigetragen haben.

Eine vierte Explosion, die am 12. Juni 1881 stattfand, betraf einen Schiffskessel von der in Fig. 11 Taf. 19 skizzirten Anordnung (vgl. Scientific American, 1881 Bd. 45 S. 51). Derselbe gehörte dem Schraubendampfboot Baker an, welches als Schlepper und Lichterfahrzeug benutzt wurde und an der Küste von Virginien vor Anker lag. Drei Neger fanden bei dem Unfall ihren Tod und ein Neger und ein Weiſser wurden erheblich verbrannt. Der Kessel war i. J. 1877 theils aus Eisen, theils aus Stahl gebaut, 4m,88 lang und 2m,13 im Durchmesser. Er hatte zwei Flammrohre von 686mm Durchmesser, deren jedes aus drei Stahlplatten von etwa 6mm,5 Dicke hergestellt war. Die Platten waren mit Flanschen zusammengenietet. Am hinteren Ende des mittleren Rohrschusses war eine den Rost tragende Feuerbrücke eingebaut. Die Flammrohre mündeten hinten in eine Rauchkammer, aus welcher die Heizgase durch 75 enge Rauchröhren nach vorn zurückkehrten, um hier durch den Schornstein zu entweichen. Es wurde nun der hinter der Feuerbrücke liegende Schuſs des einen Flammrohres zusammengeklappt, wobei das Blech dicht an der Flansche der hinteren Rohrplatte auf mehr als der Hälfte des Umfanges aufriſs. Es zeigte sich, daſs das Blech an dieser Stelle auſserordentlich dünn war, so daſs hierdurch die Explosion erklärlich ist, auch wenn die Spannung nicht über die zulässige Grenze von 3at,4 gestiegen ist. (Das Urtheil der Untersuchungscommission lautete, daſs die Explosion durch zu hohen Kesseldruck herbeigeführt sei.) An der stärksten Stelle, nämlich in den höchsten Punkten des Risses, betrug die Blechdicke noch 5mm,6. Von hier an nahm sie aber nach unten hin stetig ab, so daſs die Bruchfläche im tiefsten Punkte, einer schartigen Messerschneide ähnlich war. Die Ursache dieser Verschwächung war eine auſserordentlich starke Corrosion auf der äuſseren (Wasser-) Seite des Rohres. An einigen Stellen war das Blech vollständig durchgefressen. Auch die untere Fläche des anderen Flammrohres zeigte schon breite Gruben von unregelmäſsiger Form, die sich über eine groſse Fläche ausbreiteten. Ein aufgenieteter Flicken (vgl. Fig. 12) zeigt, daſs an der geschwächten Stelle schon vor einiger Zeit ein Leck bemerkbar gewesen sein muſs, und es war sicher geboten, schon damals das Blech an der betreffenen Stelle genau zu untersuchen und zu messen.

Wodurch solche Corrosionen, unter denen besonders Schiffskessel viel zu leiden haben, hervorgerufen werden, ist, soviel bekannt, noch |248| nicht vollständig aufgeklärt. Gewöhnlich werden sie auf den Einfluſs der mit dem Speisewasser eingeführten Luft bezieh. der in der Luft enthaltenen Kohlensäure zurückgeführt und verschiedene Versuche scheinen dies zu bestätigen. So wurden z.B. von der britischen Admiralty-Boiler-Commission eine groſse Anzahl Eisen- und Stahlplatten, 100mm lang und breit und 10mm dick, von verschiedenen Werken Englands entnommen, den verschiedenartigsten Schiffen der britischen Kriegs- und Handelsmarine gesendet. Die Platten waren blank, doch nicht polirt und wurden in die Kessel eingelegt. Auf beigefügten Formularen waren von den betreffenden Oberingenieuren die Gewichtsverluste der Platten regelmäſsig zu verzeichnen. Die Kessel mit Oberflächencondensatoren wurden nach dem täglich zugeführten Speisewasser in Gruppen getheilt und da zeigte es sich, daſs in den Kesseln, in welchen während 24 Stunden über 30cm Wasser gewechselt wurden, die Platten in gleicher Zeit durchschnittlich reichlich 12 mal so viel an Gewicht verloren als in den Kesseln, in welchen in 24 Stunden nur 7cm,5 Wasserhöhe abgeblasen wurde. Die Corrosion der Platten war demnach um so gröſser, je mehr Wasser, also auch je mehr Luft und Kohlensäure dem Kessel zugeführt wurde. Bei einem Vergleich der Stahlplatten mit den Eisenplatten zeigten die Stahlplatten durchschnittlich einen gröſseren Gewichtsverlust; doch war der Unterschied nicht bedeutend.

Die Reihenfolge der Eisen- und Stahlsorten war folgende: Staffordshire-Eisen wurde am wenigsten angegriffen; dann folgte Lowmoor, darauf Tiegelstahl, dann Bessemer- und endlich Siemens-Martin-Stahl, welcher am meisten corrodirte. Staffordshire-Eisen verlor für 1qc Fläche in 10 Tagen durchschnittlich 86g und weicher Stahl 107g, wenn ein Oberflächencondensator angewendet wurde. Bei Benutzung eines Einspritzcondensators war der Unterschied etwas gröſser; die Verluste betrugen in diesem Falle 83g und 125g.

Hinsichtlich eines Vergleiches von Seewasser mit anderem Wasser lieſs sich schlieſsen, daſs, wenn (bei Oberflächencondensation) kein Wasser abgeblasen wird, Seewasser vorzuziehen ist, wenn aber täglich 7,5 bis 30cm Wasser abgeblasen werden, Süſswasser den Vorzug hat. In einem Vorwärmer betrug der Verlust in 10 Tagen 65g, in dem zugehörigen Kessel dagegen nur 11g,5, was dadurch zu erklären ist, daſs die meiste Luft schon in dem Vorwärmer ausgeschieden wurde.

Der Wasserwechsel in dem explodirten Kessel war nun sehr stark gewesen; es wurden in 24 Stunden 60cm Wasser abgeblasen. Hieraus würde also nach Obigem eine starke Corrosion sich folgern lassen. Das Speisewasser wurde allerdings zunächst in einen Vorwärmer geführt und trat, auf 27 bis 38° vorgewärmt, aus diesem in den Kessel ein. Diese geringe Erwärmung genügte aber jedenfalls nicht, um die Luft aus dem Wasser abzuscheiden.

|249|

Ein lange Zeit auf See gewesener Schiffsingenieur veröffentlicht im Engineer, 1880 Bd. 50 S. 184 folgende Erfahrungen und Rathschläge betreffs der Schiffskessel: Bei neuen Kesseln soll die erste Sorge sein, eine dünne Schicht Kesselstein an den Wänden ansetzen zu lassen, was dadurch erreicht werden kann, daſs man das Seewasser bis auf etwa seine doppelte Dichtigkeit einkochen läſst. Wo sich eine solche schützende Schicht Kesselstein abgesetzt hat, kann eine Corrosion nicht stattfinden, ebenso wie sich auch kein Kesselstein festsetzen wird, wo sich Rost schon gebildet hat. Es ist vortheilhaft, abwechselnd während einer Wache etwa 12mm Wasser (vom Boden) abzublasen und während der folgenden ebenso viel abzuschäumen. Als ein wirksames Schutzmittel gegen Corrosion kann Kalkwasser angesehen werden. In einen Eimer Wasser wird etwa ¼ Eimer ungelöschten Kalk gethan und das Ganze gut umgerührt. Wenn sich nach ein paar Stunden der Kalk niedergeschlagen hat, wird das klare Wasser abgegossen und mit der Speisepumpe in den Kessel eingeführt. Nach Ansicht des Verfassers soll die Corrosion hauptsächlich verursacht werden durch die galvanische Wirkung zwischen den kupfernen Speise- oder Condensatorröhren und dem Eisen des Kessels. Hierfür spricht zunächst, daſs man durch Verzinnung der Röhren sehr günstige Resultate erzielt haben soll. Wie die Kupfertheilchen in den Kessel kommen, ist allerdings noch nicht ganz klar gelegt; doch hat die Erklärung sehr viel für sich, daſs das von der Maschine kommende Fett sich theilweise auf den Kupferröhren festsetze, eine Oxydation des Kupfers hervorrufe und das Kupferoxyd dann von dem Speisewasser mit in den Kessel gespült werde. Durch Anwendung von Glycerin als Schmiermittel soll diese Wirkung verhütet werden.

Sehr empfohlen (u.a. auch von einer von der britischen Admiralität eingesetzten Commission) werden Zinkeinlagen zur Verhütung der Corrossion der Kessel, jedoch muſs bei denselben stets für eine vollkommen metallische Verbindung des Zinkes mit dem Eisen gesorgt werden. Die Oxydation erstreckt sich dann hauptsächlich auf das im Vergleich mit dem Eisen elektropositive Zink und das Eisen bleibt geschont. Die sich allmählich auflösenden Zinkstücke müssen selbstverständlich zeitweilig ersetzt werden. (Vgl. F. Fischer 1876 220 172 ff. Weindig 1876 222 92.)

Whg.

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