Beschreibung
P 195 – Bewertung der Langzeitfestigkeit von Stählen für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen
Die Wirtschaftlichkeit eines thermischen Prozesses kann vor allem durch eine Verbesserung des Wirkungsgrades auf der Basis höherer Betriebstemperaturen und durch eine längere Lebensdauer der betroffenen zeitstandbeanspruchten Anlagenteile verbessert werden. Dabei ist sicherzustellen, daß keine Beeinträchtigung der Betriebssicherheit durch Bruch oder unzulässige Verformung eintritt. Stahlsorten, die diesen Anforderungen entsprechen, müssen nicht immer zeitaufwendig und kostspielig neu entwickelt werden. In vielen Fällen führt die Ausschöpfung der Leistungsfähigkeit bekannter Werkstoffe und Werkstoffkombinationen schneller zu Erfolgen. Voraussetzung dafür ist die gesicherte Kenntnis der Versagensgrenzen von Stählen hinsichtlich ihrer Langzeitwarmfestigkeit und die Verfügbarkeit verläßlicher Berechnungsgrundlagen für die Auslegung von Stahlbauteilen.
Mit dem vorliegenden Forschungsprojekt wurden Kennwerte für die Stahlanwendung in thermischen Grenzbereichen mit Hilfe von Zeitstandversuchen an unterschiedlichen Werkstoffen und Werkstoffkombinationen erarbeitet. Gegenstand der Untersuchungen waren die Zeitdehngrenzen, die Zeitstandfestigkeit, das Langzeitbruchverformungsvermögen und die Kerbempfindlichkeit von 25 der wichtigsten warmfesten Stähle und Hochtemperatur -Nickellegierungen. Die Palette der untersuchten Werkstoffe reichte vom unlegierten Kesselbaustahl P 235GH bis zum hochlegierten Turbinenschaufelwerkstoff des Typs IN 738 LC mit rund 60 % Nickel. Bewertet wurden die Auswirkungen von Modifikationen der chemischen Zusammensetzung sowie moderner Technologien der Stahlherstellung und -Weiterverarbeitung, insbesondere der Wärmebehandlung und des Schweißens.
Aus den Untersuchungsergebnissen konnten für 15 Stahlsorten Empfehlungen zur Berichtigung der in den Normen bzw. Werkstoffblättern angegebenen, derzeit als gültig angesehenen Anhaltswerte für die Langzeitwarmfestigkeit abgeleitet werden.
Bei mehreren Stahlsorten wurden Möglichkeiten der Verwendung bei höheren Temperaturen oder Beanspruchungen aufgezeigt. Für die zweckmäßige Weiterverarbeitung wurden wichtige Hinweise erarbeitet. Die von Herstellern, Verarbeitern und Anwendern warmfester Stähle gemeinsam ermittelten Kennwerte werden eine kostengünstigere Auslegung und höhere Sicherheit beim Betrieb thermisch beanspruchter Bauteile und Anlagen erlauben.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.
Veröffentlichung:
1993
Autoren:
Dr. rer. nat. W. Bendick, Dipl.-Ing. G. Dybowski, Dipl.-Ing. W. Jakobeit, Dr.-Ing. W. Kleemann, Dipl.-Ing. H. König, K. Niel, Dr.-Ing. K. Richter, Dr.-Ing. W. Rohde, Dipl.-Ing. W. Steinkusch, Dipl.-Ing. W. Weßling