FKM 2005
Heft Nummer 285
Vorhaben Nr. 248
Preis: Euro 200,00
Kurzfassung:
Die formschlüssige Verbindung zwischen Schaufel und Welle bei Turbinen ist hohen Ermüdungs- und Kriechermüdungsbeanspruchungen ausgesetzt. Für eine Lebensdauervorhersage der tannenbaumförmigen Verbindung von Gasturbinen liegt ein Berechnungsansatz vor, der die Erreichung eines stabilen Zustandes bei zyklischer Beanspruchung voraussetzt. Ziel dieses Vorhabens ist die Verifizierung des vorhandenen Lebensdauerkonzeptes basierend auf dem Schädigungsparameter nach Smith, Watson und Topper, zur Berechnung von Schaufel-Scheibe-Verbindungen bei betriebsnaher Beanspruchung unter Berücksichtigung des Einflusses von Nachbarschaufeln. Dazu dienen LCF-Versuche an Modellkörpern einer Gasturbine (Schaufelwerkstoff: IN792, Scheibenwerkstoff: IN718) mit einer 4- stufigen Verbindung bei 550 °C. Darüber hinaus wird das Berechnungsverfahren zur Anwendung auf Dampfturbinen erweitert. Hierzu werden an einem Modellkörper aus einem typischen Dampfturbinenwerkstoff, der kein zyklisch stabiles Verhalten zeigt, LCF-Versuche mit einer Hammerkopf-Verbindung durchgeführt. Dabei kommt der Werkstoff X12CrMoVV/NbN10-1-1 für die Schaufel- und Wellengeometrie bei 600 °c und die Nickel- basislegierung Nimonic 80A bei 630 °c als Schaufelwerkstoff zum Einsatz. Zur Erarbeitung und Verifikation des Lebensdauerkonzepts werden inelastische Berechnungen unter Verwendung eines viskoplastischen Stoffgesetzes durchgeführt, das sowohl das zyklische als auch das Zeitstandverhalten der verwendeten Werkstoffe beschreiben kann. Durch die Verwendung eines im Stoffgesetz implementierten Schädigungsparameters und mit Hilfe einer geeigneten Extrapolation auf einen werkstoff- und temperaturabhängigen Wert ist es möglich, den Lebensdauernachweis auch für ständig entfestigende 10 % Cr-Stähle zu führen.
Berichtsumfang:
147 Seiten, 151 Abbildungen, 32 Tabellen, 11 Seiten Anhang
Beginn der Arbeiten:
01.01.2001
Ende der Arbeiten:
31.12.2003
Zuschußgeber:
AVIF, Nr. A 163
Forschungsstelle:
Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart (MPA)
Leitung:
Prof. Dr.-lng. habil. Eberhard Roos
Bearbeiter:
Dipl.-lng. Markus Rauch Dr.-lng. Andreas Klenk
Obmann des Arbeitskreises:
Dr.-lng. Christoph Richter Siemens Power Generation, Mülheim
Vorsitzender des Beirats:
Dr.-lng. Christoph Teetz MTU Motoren- und Turbinen-Union, Friedrichshafen
Weitere FW-Berichte zum Vorhaben:
Heft R 516 (2002)
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