Charakterisierung des thermischen Ermüdungsrisswachstums zur Bewertung von Kraftwerkskomponenten
Patrick Mutschler
Durch die Energiewende und den damit verbundenen Ausbau der erneuerbaren Energien ha-ben sich die Aufgaben und der Einsatz der konventionellen Kraftwerke grundlegend geändert. Die fluktuierende Einspeisung aus erneuerbaren Energien muss von den konventionellen Kraftwerken ausgeglichen werden und zwingt diese zu einer deutlich flexibleren Fahrweise mit zahlreichen Starts und Laständerungen. Durch diese völlig neue Belastung gewinnen die Ermüdung und im Besonderen das Ermüdungsrisswachstum gegenüber der Zeitstandfestigkeit an Bedeutung.
In der vorliegenden Arbeit wird daher das Ermüdungsrisswachstum im relevanten Temperaturbereich zwischen T = 300 °C 600 °C mithilfe experimenteller und numerischer Rissfortschrittsuntersuchungen charakterisiert und durch umfangreiche Bruchflächenanalysen inter-pretiert. Einen wesentlichen Teil stellt die umfassende Datenbasis dar, welche mithilfe von isothermen Risswachstumsversuchen an C(T)-Proben exemplarisch für den Kraftwerksstahl X20CrMo12-1 aufgebaut wurde. Die Versuchsergebnisse sind mittels einer geeigneten eigens entwickelten Methode statistisch ausgewertet und analytisch beschrieben. Dies ermöglicht die Ermittlung von statistisch abgesicherten Restlebensdauern, was exemplarisch für eine Kraft-werkskomponente dargestellt ist.
Neben den isothermen Ermüdungsrisswachstumsversuchen werden transiente Risswachstumsexperimente unter realitätsnahen Bedingungen präsentiert und den isothermen Versuchsergebnissen gegenübergestellt.
