Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Schallemissionsmessungen zur Prüfung von Hochtemperaturstählen bezüglich ihres Kriechverhaltens ("Hot Pipes")

 
: Weihnacht, B.; Schulze, E.; Frankenstein, B.

:
Volltext (PDF; )

Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung. DGZfP-Jahrestagung 2012. CD-ROM : Graz, 17. - 19. September 2012; DACH-Jahrestagung 2012 Zerstörungsfreie Materialprüfung
Berlin: DGZfP, 2012 (DGZfP-Berichtsbände 136-CD)
ISBN: 978-3-940283-44-3
Paper Di.3.B.2, 8 S.
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (Jahrestagung) <2012, Graz>
Deutsch
Konferenzbeitrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IZFP, Institutsteil Dresden ( IKTS-MD) ()

Abstract
Kraftwerke erhöhen zur Steigerung ihres Wirkungsgrades die Betriebstemperatur, wodurch der Einsatz neuer Stahlsorten und die dauerhafte Überwachung der Bauteile an kritischen Stellen notwendig werden. Dabei treten zunehmend Kriechvorgänge im Material in den Vordergrund, deren Bewertung nach wie vor sehr schwierig ist. Es existiert außer punktuellen Spannungs-Dehnungsmessungen kein Standardverfahren, welches Rohrleitungen im Hochtemperaturbereich zuverlässig überwachen kann. Im Rahmen des hier vorgestellten Projektes "Hot Pipes" wird das Kriechverhalten von Zugproben aus 9%Cr-Stahl im Labormaßstab untersucht. Dafür stehen eine niederzyklische Zugmaschine der Firma Zwick und ein integrierter Hochtemperaturofen zur Verfügung. Die in Kriechversuchen vorgeschädigten Zugproben wurden bei verschiedenen Temperaturen und Zugspannungen mit Schallemissionsmessungen überwacht. Bei diesem Verfahren werden akustische Signale, die in der Probe durch die niederzyklische Belastung und die damit verbundenen Relaxationsprozesse entstehen, erfasst. Die Technik der Schallemissionsprüfung basiert darauf, dass dynamische Verschiebungen im Nanometer-Bereich an der Oberfläche von belasteten Prüfobjekten mittels hochempfindlicher piezoelektrischer Sensoren im Frequenzbereich von ca. 50 kHz bis 1 MHz detektiert und in elektrische Signale umgewandelt werden. Diese Oberflächenverschiebungen werden durch akustische Wellen verursacht, welche durch kurzzeitige, sehr kleine Materialverschiebungen, zum Beispiel infolge Rückfederung des Materials bei schnell ablaufenden Prozessen, wie Mikrorissbildung, Rissfortschritt, Rissuferreibung etc. entstehen. Aus der Laufzeit der Signale von den einzelnen schallemittierenden Quellen (aktive Risse, Verbundstörungen, Reibung) zu mehreren Sensoren (mindestens zwei bei linearer Ortung in der Zugprobe), kann auf die Position der aktiven Schädigung zurückgerechnet werden und Störgeräusche im Einspannbereich ausgegliedert werden. Wegen der Temperaturen bis 600°C während des Experimentes wurden die Sensoren außerhalb des Hochtemperaturofens angebracht und das Zuggestänge als Wellenleiter genutzt. Die Auswertung der Signale erfolgt bezüglich üblicher Schallemissionsparameter wie z.B. Burstlänge, Maximalamplitude, Energiegehalt und Frequenzspektrum. Die Ergebnisse demonstrieren die Eignung des Verfahrens. Erste Korrelationsansätze zwischen dem Grad der Probenvorschädigung und spezifischen Schallemissionsparametern wurden bereits untersucht.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-243617.html