Fraunhofer-Gesellschaft

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Numerische und experimentelle Bestimmung des Eigenspannungszustands in plattierten Komponenten

 
: Siegele, D.; Brand, M.; Hohe, J.

Staatliche Materialprüfungsanstalt -MPA-, Stuttgart; Univ. Stuttgart, Institut für Werkzeugmaschinen -IFW-; National Institute for Materials Science -NIMS-:
34. MPA-Seminar und VGB-Fachtagung "Werkstoff- & Bauteilverhalten in der Energie- & Anlagentechnik" 2008. CD-ROM : In Verbindung mit dem MPA-IfW-NIMS-Workshop "Advanced in High-Temperature Materials for Future High Efficiency Power Plants" am 9. und 10. Oktober 2008 in Stuttgart
Stuttgart: Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart (MPA Stuttgart, Otto-Graf-Institut (FMPA)), 2008
S.29.1-29.18
MPA-Seminar <34, 2008, Stuttgart>
Fachtagung "Werkstoff- & Bauteilverhalten in der Energie- & Anlagentechnik" <2008, Stuttgart>
Workshop "Advanced in High-Temperature Materials for Future High Efficiency Power Plants" <2008, Stuttgart>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IWM ()
Korrosion; Plattierungsprozess; Schweißprozeß; Wärmeeinflußzone

Abstract
Die Innenoberfläche von Reaktordruckbehältern aus ferritischen Werkstoffen wird zum Schutz gegen Korrosion mit einer austenitischen Plattierung versehen. Diese wird üblicherweise als zweilagige Schweißplattierung ausgeführt, um die Bildung von Unterplattierungsfehlern zu vermeiden und die mikrostrukturellen Eigenschaften des Plattierungswerkstoffs zu verbessern. Auf der anderen Seite bildet sich, durch den Schweißprozess und die unterschiedlichen Thermaldehnungskoeffizienten der Plattierung und des Grundwerkstoffs bedingt, ein komplexes Eigenspannungsfeld aus. Dieses hat einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf die bruchmechanische Bewertung postulierter Fehler innerhalb oder unter der Plattierung. Zur Bestimmung des Eigenspannungsfelds wurde der Plattierungsprozess numerisch simuliert. Die Kalibrierung des Wärmeeintrags der in der Simulation verwendeten Ersatzwärmequelle erfolgte durch einen Abgleich mit Messergebnissen des Temperaturfelds bei einer KTA-konformen Schweißplattierung von Versuchsplatten aus anlagenrelevanten Werkstoffen. In der Simulation des Schweißprozesses wurden die temperaturabhängigen Materialparameter unter Berücksichtigung des Umwandlungsverhaltens des ferritischen Grundwerkstoffs verwendet. Im Anschluss erfolgte eine Simulation der Wärmebehandlung. Das Ergebnis zeigt ein Eigenspannungsfeld, welches in der Plattierung signifikante Zugeigenspannungen aufweist, an die sich ein Druckeigenspannungsfeld unter der Plattierung anschließt. Das berechnete Eigenspannungsfeld steht in guter Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen. Ein Vergleich des durch die Prozesssimulation berechneten Eigenspannungsfelds mit einer vereinfachten Modellierung durch Annahme einer erhöhten Spannungsfreiheitstemperatur in Höhe der Betriebstemperatur zeigt eine gute Übereinstimmung insbesondere unter Verwendung der in der KTA-Regel angegebenen Werkstoffkennwerte.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-86157.html