Bewertung der Zuverlässigkeit geschweißter Komponenten unter Einbeziehung von Ultraschallprüfungen an realistischen Testfehlern

Hinsichtlich des Lebensdauermanagements sicherheitsrelevanter Konstruktionen wie Komponenten in Kernkraftwerken stellen die Fertigungsqualität und das Altern von Bauteilen und Materialien entscheidende Faktoren dar. Materialfehler müssen bereits in einem frühen Stadium detektiert und korrekt bewertet werden. Die Ultraschallprüfung von Austenit- und Mischnähten, wie beispielsweise als Rohrumfangsnähte in Kernkraftwerken ausgeführt, ist - bedingt durch deren Kornstruktur - jedoch immer noch mit Unsicherheiten behaftet. In einem laufenden Forschungsvorhaben wird eine bruchmechanische Bewertungsmethodik zur Zuverlässigkeitsbewertung von Rohrnähten entwickelt. Diese erlaubt eine quantitative Beschreibung der Unsicherheiten, die aufgrund der probabilistischen Verteilung der Materialeigenschaften und Fehlercharakteristika entstehen. Die Methodik beinhaltet (i) die Zusammenstellung einer umfangreichen Datenbasis mit Materialkennwerten für Austenit- und Mischnähte aus der Literatur und aus Werkstoffprüfungen, (ii) die Auswertung von statistischen Verteilungen und (iii) die Entwicklung eines Bewertungsansatzes hinsichtlich des Einflusses verschiedener Faktoren auf die Zuverlässigkeit der Ultraschallprüfung dieser Schweißnähte. Durch Kombination der Ergebnisse der statistischen Bewertung der Materialeigenschaften und der ZfP-Ergebnisse wird eine Methodik zur bruch-mechanischen Bewertung der Zuverlässigkeit der Komponente entwickelt. Erste experimentelle Untersuchungen wurden an repräsentativen Testkörpern mit realistischen Fehlern durchgeführt. Auf Basis der akquirierten Datensätze wird im weiteren Projektverlauf eine POD-Analyse durchgeführt, um die problemspezifische Fehlerauffindwahrscheinlichkeit quantitativ zu charakterisieren. Dieser Beitrag stellt vorläufige Ergebnisse vor, ebenso wie die weiter im erwähnten Forschungsvorhaben geplanten Arbeiten.