Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verbesserte Restlebensdauerbewertung durch Ermittlung der tatsächlichen Kriechstreubandlage von

Kraftwerksbauteilen während des Betriebs

Die Zeitstandfestigkeit von Werkstoffen, die in Kraftwerke, solarthermischen Anlagen und zukünftig in Wärmespeichern eingesetzt werden, unterliegen einer erheblichen Streuung: Die beste Charge hält unter gleicher Belastung bis zu zehnmal länger als die Schlechteste. Bei Berechnungen zur Auslegung oder Restlebensdauerbestimmung von Bauteilen muss daher zurzeit konservativ das untere Streuband der Werkstoffeigenschaften herangezogen werden. Das Vorhaben hat zum Ziel eine Methode zu entwickeln und zu demonstrieren, mit der die tatsächliche Streubandlage eines Bauteils durch Dehnungsmessung am Bauteil während des Betriebs ermittelt werden kann. Dadurch wird die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Betriebs derartiger Bauteile erheblich verbessert.

Anhand des Werkstoffs P91 wird basierend auf einer umfassenden Sammlung von Kriechkurven an zahlreichen Chargen und Halbzeugen ein Verformungsmodell für eine hypothetische Durchschnittscharge angepasst. Die am Bauteil tatsächlich gemessene Dehnung wird mit der so berechneten Verformung verglichen und damit die individuelle Kriechstreubandlage und Restlebensdauer dieses Bauteils zu bestimmen.

Die Zuverlässigkeit der Restlebensdauervorhersage auf Basis von Zeitstanddaten wird durch speziell im Rahmen der European Collaborative Creep Committee entwickelten Akzeptanzkriterien bewertet und sichergestellt. Die existierenden „Post-Assessment-Tests“ werden im Rahmen des Vorhabens für Lebensdauervorhersagen auf Basis von Kriechdaten erweitert und für die Streubandbewertung weiterentwickelt.

Die Anwendbarkeit der Methode wird durch Unterstützung der Industrie an einem realen Kraftwerksbauteil demonstriert. Die Methode wird umfassend in einer Verfahrensanweisung festgehalten und in einer Methodenträgersoftware mit Anwendungsbeispielen implementiert. Damit können KMUs aus den Bereichen Auslegung, Berechnung, Überwachung und Zustandsbewertung die Methode schnell und mit geringem Aufwand in ihr Angebot aufnehmen.