Versagensverhalten von Austenit-Martensit-Rohrmischverbindungen für 600°C – Dampfkraftwerke unter Kriechermüdungsbelastung

Moderne Dampfkraftwerke mit erhöhtem Wirkungsgrad sollen bei höheren Dampfparametern als bisher betrieben werden und häufiger an- und abgefahren werden können. Außerhalb des Kessels werden Überhitzerrohre aus ferritischen oder martensitischen Werkstoffen hergestellt. Im Kessel werden hochtemperaturkorrosionsbeständige Austenite oder Nickelbasislegierungen eingesetzt. Die Qualifizierung der Mischverbindungen für den Betrieb setzt voraus, ihre Versagensmechanismen unter der höheren Wechselbelastung zu kennen. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Beitrag zum Verständnis der Schädigungsvorgänge und Versagensmechanismen von Austenit/Martensit Überhitzerrohrmischverbindungen unter den neuen Belastungsbedingungen zu leisten. In Laborversuchen an geschweißten Rohren wird die komplexe thermomechanische Beanspruchung nachgebildet. Schwerpunkte der Arbeit sind die experimentelle Untersuchung der Versagensmechanismen in den Rohrversuchen und ihre Bewertung durch Lebensdauerdauerabschätzungen. Alle Mischverbindungen versagen durch Kriechbruch im martensitischen Rohrteil, jedoch nicht unmittelbar entlang der Schmelzlinie. Ermüdungsrisse werden nicht beobachtet. Das Versagensverhalten von angelassenen Mischverbindungen wird durch eine Axialzusatzbelastung beeinflusst. Die experimentellen Lebensdauern lassen sich gut mit einer für mehrachsige Spannung verallgemeinerten Monkmant-Grant Beziehung erklären. Die mit dem Schädigungsparameter DTMF berechneten Ermüdungslebensdauern, die zu erwarten wären, sind deutlich niedriger als die experimentellen. Dies zeigt, dass Ermüdung und Ermüdungsrisse die Kriechschädigung von Überhitzerrohrmischverbindungen unter den untersuchten Bedingungen kaum beeinflussen.