Online Kriech-Ermüdungs-Überwachung an einem Komponentenversuch

Als Reaktion auf die dynamischen Strommarktanforderungen und die Anpassung der fluktuierenden Verfügbarkeit von Energie aus erneuerbaren Energien ist ein flexibler Betrieb von konventionellen Kraftwerken erforderlich. Darüber hinaus ist die Maximierung der Betriebstemperaturen eine wesentliche Voraussetzung für die Nutzung der Energieeffizienz von Kraftwerken. Für kontinuierlichen Anlagenbetrieb ist Kriechen der dominante Schädigungsmechanismus der Hochtemperaturkomponenten. Für einen flexiblen Anlagenbetrieb, der schnelle Anfahrvorgänge, Lastwechsel und Mindestlast erfordert, ist ein komplexer Schädigungsmechanismus durch das zyklische Belastungs- / Dehnungsverhalten zu erwarten. Daher besteht ein klarer Forschungsbedarf für eine verbesserte Beschreibung multiaxialer zyklischer Hochtemperaturverformung und -schädigung von Kraftwerksbauteilen und deren Validierung in Komponentenversuchen. Im hier beschriebenen Projekt MACPLUS (7. Rahmenprogramm der EU) wurde ein Komponentenversuch an einer Großkomponente aus dem Werkstoff P91 durchgeführt. Durch zyklische Erwärmung und Druckbeaufschlagung und einer Haltephase wurde die Komponente einer komplexen Kriechermüdungsbelastung ausgesetzt und somit betriebliche An und Abfahrten sowie Vollastzyklen simuliert. Die Komponente wurde dabei mit einer großen Anzahl unterschiedlicher Online-Sensorik überwacht und deren Daten mit Simulationsmodellen verglichen. Nach einer geplanten Schädigungs-initiierung innerhalb der Projektlaufzeit wurden zerstörungsfreie Prüfungen und metallographische Untersuchungen zum Abgleich der Prognosen erfolgreich eingesetzt. Der Vergleich der Versuchsdaten mit den derzeit gültigen Auslegungsrichtlinien zeigt die Notwendigkeit, die bestehenden Formulierungen durch verbesserte Methoden zu ersetzen.