Verhalten warmfester Stähle bei regelloser Zeitstandbeanspruchung
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Description
Verhalten warmfester Stähle bei regelloser Zeitstandbeanspruchung
FKM 2002
Heft Nummer 269
Vorhaben Nr. 225
Kurzfassung:
Das Vorhaben befasste sich mit dem Werkstoffverhalten bei regelloser Zeitstandbeanspruchung von warmfesten Stählen für den thermischen Maschinen- und Anlagenbau. Es wurde ein Lebensdauerzählerprogramm LARA S entwickelt, das regellose Zeitstandbeanspruchung mit gelegentlichen auftretenden überelastischen Beanspruchun- gen behandelt. Zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens unter regelloser Zeitstandbeanspruchung wurde die verallgemeinerte Schadensakkumulationshypothese eingesetzt. Mit ihr lassen sich rechnerische Zeitstandschadensanteile auf Basis der modifizierten Lebensdaueranteilregel und rechnerische Ermüdungsschadensanteile mit Hilfe der Miner-Regel erfassen. Aus der Analyse von Betriebsaufzeichnungen ließen sich ein- und mehrstufige Teilbeanspruchungszyklen ohne und mit Druckphasen ableiten. An den Stählen X10CrMoVNb9-1 und X3CrNiMoN17-13 wurde das Zeitstandverhalten bei einstufiger Beanspruchung mit dem Faktorenkonzept beschrieben. Für diese beiden Stähle und darüber hinaus für die Stähle X12CrNiMoWVNbN10-1-1 und G17CrMoV5-11 wurde die Beschreibung des Werkstoffverhaltens bei mehrstufiger Beanspruchung mit der Schritthypothese experimentell abgesichert. Des Weiteren wurde der Einfluss von begrenzten und ausgeprägten Druckphasen untersucht. Zur Verifikation der mit LARA S vorhergesagten Lebensdauer wurden regellose Zeitstandversuche mit veränderter Temperatur und Spannung bis rd. 5000 h an den Stählen 28CrMoNiV4-9, X21CrMoV12-1 und X12CrNiMoWVNbN10-1-1 durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden die aus Betriebsaufzeichnungen abgeleiteten Beanspruchungsverläufe hinsichtlich Spannungs- und Temperatur-Zeit-Verlauf erhöht. Aus dem Ver- gleich von Vorhersage und Experiment lässt sich die Anwendbarkeit von LARA S mit den angegebenen Konzepten erkennen.
Berichtsumfang:
97 S., 65 Abb., 12 Tab., 87 Lit Beginn der Arbeiten:
01.01.1998 Ende der Arbeiten:
30.06.2001 Zuschussgeber:
AVIF Nr. A123 Forschungsstelle:
Institut für Werkstoffkunde Technische Universität Darmstadt Bearbeiter:
Prof. Dr.-lng. C. Berger Dr.-lng. J. Granacher Dr.-lng. A. Scholz Dipl.-lng. H. Möhlig Obmann des Arbeitskreises:
Dipl.-lng. M. Reigl, Alstom Power, Baden, Schweiz Vorsitzender des Beirats:
Dipl.-lng. J. Rabe, Höchstadt
Heft Nummer 269
Vorhaben Nr. 225
Kurzfassung:
Das Vorhaben befasste sich mit dem Werkstoffverhalten bei regelloser Zeitstandbeanspruchung von warmfesten Stählen für den thermischen Maschinen- und Anlagenbau. Es wurde ein Lebensdauerzählerprogramm LARA S entwickelt, das regellose Zeitstandbeanspruchung mit gelegentlichen auftretenden überelastischen Beanspruchun- gen behandelt. Zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens unter regelloser Zeitstandbeanspruchung wurde die verallgemeinerte Schadensakkumulationshypothese eingesetzt. Mit ihr lassen sich rechnerische Zeitstandschadensanteile auf Basis der modifizierten Lebensdaueranteilregel und rechnerische Ermüdungsschadensanteile mit Hilfe der Miner-Regel erfassen. Aus der Analyse von Betriebsaufzeichnungen ließen sich ein- und mehrstufige Teilbeanspruchungszyklen ohne und mit Druckphasen ableiten. An den Stählen X10CrMoVNb9-1 und X3CrNiMoN17-13 wurde das Zeitstandverhalten bei einstufiger Beanspruchung mit dem Faktorenkonzept beschrieben. Für diese beiden Stähle und darüber hinaus für die Stähle X12CrNiMoWVNbN10-1-1 und G17CrMoV5-11 wurde die Beschreibung des Werkstoffverhaltens bei mehrstufiger Beanspruchung mit der Schritthypothese experimentell abgesichert. Des Weiteren wurde der Einfluss von begrenzten und ausgeprägten Druckphasen untersucht. Zur Verifikation der mit LARA S vorhergesagten Lebensdauer wurden regellose Zeitstandversuche mit veränderter Temperatur und Spannung bis rd. 5000 h an den Stählen 28CrMoNiV4-9, X21CrMoV12-1 und X12CrNiMoWVNbN10-1-1 durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden die aus Betriebsaufzeichnungen abgeleiteten Beanspruchungsverläufe hinsichtlich Spannungs- und Temperatur-Zeit-Verlauf erhöht. Aus dem Ver- gleich von Vorhersage und Experiment lässt sich die Anwendbarkeit von LARA S mit den angegebenen Konzepten erkennen.
Berichtsumfang:
97 S., 65 Abb., 12 Tab., 87 Lit Beginn der Arbeiten:
01.01.1998 Ende der Arbeiten:
30.06.2001 Zuschussgeber:
AVIF Nr. A123 Forschungsstelle:
Institut für Werkstoffkunde Technische Universität Darmstadt Bearbeiter:
Prof. Dr.-lng. C. Berger Dr.-lng. J. Granacher Dr.-lng. A. Scholz Dipl.-lng. H. Möhlig Obmann des Arbeitskreises:
Dipl.-lng. M. Reigl, Alstom Power, Baden, Schweiz Vorsitzender des Beirats:
Dipl.-lng. J. Rabe, Höchstadt
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