Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung zum Einfluss von Grobkorn auf die Ermüdungseigenschaften austenitischer Kraftwerksstähle

Kesselbauteile aus austenitischen Stählen, Armaturen für thermische und chemische Anlagen und Dampferzeuger sind in der Vergangenheit im Wesentlichen bezüglich einer langzeitigen Zeitstand- und Oxidationsbeanspruchung ausgelegt worden, was zu dem Einsatz meist grobkörniger austenitscher Werkstoffe im Kesselbau führte. Die zunehmenden Anforderungen an die zyklische Betriebsweise thermischer Kraftwerke und Anlagen erfordern auch die Berücksichtigung von Ermüdungsbeanspruchung. Der Einfluss der bisher eingesetzten grobkörnigen Werkstoffzustände auf das Ermüdungsverhalten und damit auf die Lebensdauer von Bauteilen aus austenitischen Werkstoffen ist derzeit nicht quantifizierbar. Insbesondere sind in den Regelwerken und Liefervorschriften keine kritischen Korngrößen definiert, die für den vermehrt zyklischen Betrieb der Bauteile angepasst sind. Im Fokus des beantragten Forschungsvorhabens stehen umfangreiche experimentelle und theoretische Arbeiten zum temperatur- und zyklusabhängigen Ermüdungsverhalten von autenitischen Stählen mit unterschiedlicher Korngröße. Anhand einer zu erstellenden Datenbasis sollen kritische Korngrößen abgeleitet und ein Vorschlag für verbesserte Regelwerke und Liefervorschriften erstellt werden, die den Einfluss der Korngröße auf die Ermüdungslebensdauer berücksichtigen. Weiterhin soll ein Screening-Verfahren entwickelt werden, um für nicht im Projekt untersuchte Werkstoffe eine kritische Korngröße zu bestimmen. Als Ergebnis des Forschungsvorhabens wird angestrebt, KMU, die als Dienstleister für großtechnische Anlagen tätig sind, eine Datenbasis zum Einfluss der Kornstruktur auf das Ermüdungsverhalten ausgewählter austenitischer Werkstoffe zur Verfügung zu stellen. Ferner sollen Empfehlungen zur kritischen Korngrößen erarbeitet werden. Die KMU sollen so in die Lage versetzt werden, die sichere Auslegung, Fertigung und Überwachung von vermehrt zyklisch betriebenen dickwandigen Bauteilen aus austenitischen Werkstoffen durchführen zu können.