Auswirkungen betrieblicher Alterungsprozesse auf Ermüdungslebensdauer und Werkstoffzähigkeit des niedrig legierten Stahles WB 36

Kurzfassung Der warmfeste kupferlegierte ferritische Stahl WB 36 (15NiCuMoNb5, Werkstoffnummer 1.6368) wird in deutschen Kern- und konventionellen Kraftwerken bei Temperaturen um 300 °C in hohem Umfang als Rohrleitungs- und Behälterwerkstoff eingesetzt. Seine vorteilhaften Werkstoffeigenschaften sind Kupferausscheidungen zuzuschreiben, die im Herstellungs- und Verarbeitungsprozess entstehen. Eine thermisch bedingte Nachausscheidung von Kupfer während des Betriebs führt hingegen zu höherer Härte, Versprödung und damit zu verringerter Zähigkeit. Bei zusätzlicher mechanischer Ermüdung mit großen Dehnungsamplituden bei gleichzeitig relativ wenigen Lastzyklen (Low Cycle Fatigue, LCF), insbesondere bei Temperaturen zwischen 200 und 300 °C, findet eine beschleunigte Verschlechterung der Werkstoffeigenschaften statt. Dabei handelt es sich um eine Belastungssituation, wie sie an speziellen Rohrleitungen von Kernkraftwerken häufig vorzufinden ist. Im Rahmen der Reaktorsicherheitsforschung wird daher in Zusammenarbeit zwischen IZFP und MPA die überlagerte Wirkung von Temperatur und Wechselverformung auf den Werkstoff WB 36 untersucht. Die nach Versuchen bei unterschiedlichen thermischen und mechanischen Belastungsparametern festgestellten Veränderungen der mikromagnetischen Prüfgrößen sind mit den von der MPA ermittelten Referenzwerten und mechanischtechnologischen Kenngrößen korreliert. Es deuten sich Möglichkeiten zur Trennung der Ermüdungs- und Versprödungseinflüsse an.