Buch, Deutsch, 205 Seiten, PB, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 308 g
Buch, Deutsch, 205 Seiten, PB, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 308 g
Reihe: Berichte aus der Werkstofftechnik
ISBN: 978-3-8440-2283-4
Verlag: Shaker
In dieser Arbeit wurden Turbinenwerkstoffe auf die Lebensdauer unter komplexer Überlagerung von Temperaturwechsel und mechanischer Kriechermüdungsbeanspruchung am Beispiel eines modernen Kraftwerkstahls von Typ X12CrMoWVNbN10-1-1 untersucht. Von Interesse war hierbei die Analyse und Beschreibung der Verformung unter thermomechanischer Belastung und davon ausgehend die Entwicklung einer rechnerischen Methode zur Schädigungsbeschreibung.
Das zugrunde gelegte phänomenologische Modell für Rissinitiierung wurde auf Basis einer Synthese von zyklischen Spannungs-Dehnungs-Hysteresisschleifen und einer gekoppelten Analyse der rechnerischen Schädigung auf Fälle thermomechanischer Beanspruchungsabläufe sowie mehraxiale Beanspruchungen entwickelt. Von Bedeutung sind hierbei die Ermüdungs- und Kriechanteile, wie sie sich in ihrer Überlagerung mithilfe der Schadensakkumulationshypothese bewerten lassen. Die Methoden zur Beschreibung des anisothermen zyklischen Verhaltens sowie des Einflusses einer veränderlichen Temperatur auf den Elastizitätsmodul bei Relaxation wurden entsprechend neu entwickelt.
Zur Validierung wurden komplexe Kriechermüdungsversuche mit Versuchsdauern bis rd. 8000h an Kerbproben und rd. 2000h an Kreuzproben durchgeführt. Die gewonnenen wertvollen Daten aus anisothermen Versuchen bestätigen die Vermutung, dass bei dem hier zu untersuchenden modernen 10%Cr-Stahl derartige anisotherme Beanspruchung signifikant auf sichere Seite führt. Anders zeigt sich, dass in früheren Untersuchungen an einem 1%Cr-Turbinenwellenstahl isothermer Versuche knapp auf die sichere Seite führten. Daher hat sich hiermit gezeigt, dass bei dem modernen 10%Cr-Stahl anisotherme Experimente erforderlich sind, was mit dem komplexen Relaxationsverhalten aber auch mit der überlagerten Schädigung durch Gefügetrennung zu begründen ist. Diese wirkt sich bei Temperaturwechseln an diesem Stahl anders aus als bei dem herkömmlichen 1%Cr -Stählen.
Aus der Nachrechnung von Validierungs- und Demonstrationsbeispielen ließen sich Ergebnisse zum Zeitaufwand und zur Treffsicherheit des Modells gewinnen. Daraus ergaben sich wichtige Beiträge zur Bewertung der Praxistauglichkeit der entwickelten Lösungsansätze. Insgesamt werden die Ergebnisse dieser Arbeit zu einer Reduzierung von zeit- und kostenintensiven Entwicklungsarbeiten bei der Überarbeitung oder Neukonstruktion von Kraftwerkskomponenten beitragen.
