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Zerstörungsfreie Prüfung von Materialversprödung durch thermische Alterung, Neutronenversprödung und Ermüdung von Feinkornbaustählen

 
: Dobmann, G.

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-200538 (333 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: 22ade36c74a39e5689f990a285ce2e15
Erstellt am: 11.7.2008


Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung. DGZfP-Jahrestagung 2003. CD-ROM : Zerstörungsfreie Materialprüfung, Mainz, 26.-28. Mai 2003
2003 (DGZfP-Berichtsbände 83-CD)
ISBN: 3-931381-47-1
S.V04
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (Jahrestagung) <2003, Mainz>
Deutsch
Konferenzbeitrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IZFP ()
zerstörungsfreie Prüfung; Material; Ermüdung; Werkstoffversprödung; thermische Alterung; Neutronenversprödung; mikromagnetische Prüfung; Wirbelstrom; Barkhausen-Rauschen; Überlagerungspermeabilität; Tangentialfeldstärke; Thermographie; Positronenannihilation; Akustomikroskopie

Abstract
Jeder Werkstofffachmann weiß, spröde Werkstoffe versagen schlagartig - wenn Anrissbildung vorliegt - schon bei kleinen mechanischen Lasten. Demgegenüber hat ein duktiler Werkstoff das Potential die Spannungsintensität an einem Anriss durch duktile Risserweiterung gefolgt von Risstop abzubauen. Dieses Phänomen gilt zunächst für statische Lasten. Bei Ermüdungsphänomenen werden - abhängig vom Werkstoffzustand - sowohl Verfestigung als auch Entfestigung beobachtet, oder sogar beides nacheinander.
Ursprünglich duktile Werkstoffe können bei entsprechender Auslagerung im Betrieb verspröden. Ihr Einsatz muss daher prinzipiell gegen solche Versprödungen abgesichert werden. Die Komponentenauslegung berücksichtigt die mögliche Versprödung durch Werkstoffauswahl, Begrenzung der Last und Eigenspannungen und durch zusätzliche Sicherheitsfaktoren. Wie auch immer, ergibt sich dadurch eine vorgegebene Designlebensdauer, bei deren Erreichen die Integrität einer Komponente, die einer Versprödung ausgesetzt ist, prinzipiell evaluiert werden muss. Wegen den genannten Sicherheitsfaktoren existieren im Allgemeinen Reserven, die für eine Lebensdauerverlängerung genutzt werden können. Natürlich kann eine solche Lebensdauerverlängerung nur auf der Basis von abgesicherten Konzepten erfolgen. Sie setzen neben dem Wissen über die tatsächlich herrschenden Betriebsbelastungen auch das Wissen über die Degradation der mechanischen Werkstoffeigenschaften voraus, also das Wissen über das Ausmaß der möglichen Versprödung, Verfestigung und Entfestigung.
Von allen Versprödungsphänomenen sind thermische Versprödungen und die Neutronenversprödung besondere, die Lebensdauer begrenzende, Erscheinungsformen. Die Werkstoff- und Sicherheitstechnik bedient sich üblicherweise so genannter Überwachungsprogramme mit Einhängeproben, die bei erhöhter Belastung ausgelagert der Komponente zeitlich vorauslaufen. Zerstörend im Standardzugversuch, bzw. Kerbschlagarbeitsversuch geprüft, liefern sie üblicherweise verlässliche Daten über den Versprödungszustand. Repräsentatives Probenmaterial ist jedoch nur in begrenztem Umfang vorhanden, so dass bei zunehmend verlängerter Lebensdauer von Komponenten Engpässe entstehen. Umso wünschenswerter ist eine zerstörungsfreie Beurteilung des Versprödungszustandes an der Einhängeprobe, die wieder verwendet werden kann.
Werkstoffe versagen bei zyklischer Belastung grundsätzlich durch makroskopische Rissbildung am Ende ihres Lebens. Je nach Werkstoffzustand und Belastung sind jedoch die Zeiten bis zum ersten Anriss und von da aus bis zum Versagen unterschiedlich lang. Neben der zerstörungsfreien Beobachtung der Anrissbildung und des Risswachstums ist daher auch das zeitliche Vorfeld der Werkstoffzustandsveränderung von zunehmendem Interesse.
Der Beitrag beschreibt Ergebnisse, die in einem Europäischen Gemeinschaftsvorhaben und in nationalen Forschungsprogrammen an Feinkornbaustählen des Rohrleitungs- und Druckbehälterbaus sowohl an ferritischen als auch austenitischen Stählen - gewonnen werden konnten. Neben mikromagnetischen Methoden kamen auch thermische Verfahren, die Positronenannihilation und die akustische Mikroskopie zur Analyse der Werkstoffzustände zum Einsatz.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-20053.html