FKM 2001
Heft Nummer 256
Vorhaben Nr. 204
Preis: Euro 81,81
Abschlussbericht Kurzfassung:
Zur Vorhersage des Kriechermüdungsverhaltens unter ein- und mehrstufiger betriebsähnlicher Dehnwechselbeanspruchung, wie sie an der beheizten Oberfläche massiver Bauteile auftritt, wurde erstmals eine rechnergestützte Beschreibung in Form eines Programms SARA 2 Schadensakkumulation zur Rechnungsanwendungen) erstellt. SARA 2 ist zur direkten Anwendung für Berechner und Konstrukteure geeignet. Die Kriechermüdungsbeschreibung konzentriert sich auf die warmfesten Stähle für Turbinenwellen und große Schmiedestücke vom Typ 28 CrMoNiV 4 9 bei 500 und 525 °C und X 21 CrMoV 12 1 bei 550 und 600 °C. Als experimentelle Grundlage wurden anisotherme und isotherme betriebsähnliche Ein- und Dreistufendehnwechselversuche, bei denen es sich teilweise um besonders langzeitige Versuche aus vorangegangenen Vorhaben handelte, fortgeführt und abgeschlossen. Ein Dreistufenversuch umfasst eine Mischung von Kalt-, Warm- und Heißstartzyklen, wie sie für den Mittellastbetrieb eines Kraftwerkes typisch ist. Einstufenversuche haben am Stahl 28 CrMoNiV 49 längste Anrissdauern von rd. 70 000 h und am Stahl X 21 CrMoV 12 1 solche von rd. 40 000 h erreicht, wobei eine spezielle paketierte Versuchstechnik zur Anwendung kam. Entsprechende paketierte Dreistufenversuche führten zu Anrissdauern von rd. 15 000 h. Auf der Grundlage experimentell gestützter Regeln zur Beschreibung von zyklischer Verformung und Schädigung ermittelt SARA 2 für beliebig vorgebbare Zyklen einen Vorhersagewert für die Anrisswechselzahl bzw. die Anrissdauer. Für jeden Zyklus wird eine Spannungs- Dehnungs - Hysteresisschleife synthetisiert und es werden rechnerische Kriechermüdungsschädigungsanteile nach einem einfachen Verfahren, das ohne einen Vorbeanspruchungseinfluss auskommt, ermittelt und fortlaufend bis zu einem kritischen Kriechermüdungslebensdauerwert akkumuliert. Mit SARA 2 vorhergesagte Werte und experimentell ermittelte Anrisswechselzahlen zeigen gute übereinstimmung in einem wie- ten Anwendungsbereich. Im Gebiet kleiner Dehnwechselschadensanteile ergibt sich außerdem ein guter übergang zu Vorhersagen mit einem Programm LARA 3 für zyklische Zeitstandbeanspruchung.
Berichtsumfang:
41 S., 76 Abb., 14 Tab., 55 Lit
Beginn der Arbeiten:
01.07.1995
Ende der Arbeiten:
31.03.2000
Zuschussgeber:
AVIF (Förder-Nr. A96)
Forschungsstelle:
Institut für Werkstoffkunde Technische Universität Darmstadt
Bearbeiter:
Prof. Dr.-lng. C. Berger Dr.-lng. J. Granacher Dr.-lng. A. Scholz
Obmann des Arbeitskreises:
Dr.-lng. T. U. Kern, Siemens AG, Mülheim Beiratsvorsitzender: Dipl. -lng. J. Rabe, Sachsen ring AG, Zwickau
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