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Verbesserte Werkstoffe fuer den Einsatz in Kraftwerken mit hohem Wirkungsgrad

Das Projekt "Verbesserte Werkstoffe fuer den Einsatz in Kraftwerken mit hohem Wirkungsgrad" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, martensitische und austenitische Staehle fuer Bauteile zu entwickeln, die in Turbinen mit Betriebstemperaturen bis zu 600 Grad, 620 Grad bzw. 650 Grad fuer die Komponenten Wellen, Gehaeuse und Schrauben eingesetzt werden koennen. Es werden die Festigkeit- und Zaehigkeitseigenschaften im Lieferzustand ermittelt. Mit Hilfe von Zeitstand- und Auslagerungsversuchen wird das langzeitige Verhalten des Werkstoffes ueberprueft. Neben den Grundwerkstoffen bei den geschmiedeten und gegossenen Bauteilen werden auch die Schweissverbindungen bei den gegossenen Bauteilen mit ueberprueft. Der Widerstand gegen korrosive Medien wird bei den Schrauben mit Hilfe von Spannungsrisskorrosionsuntersuchungen gemessen.

Entwicklung und Optimierung ferritischer und austenitischer Staehle und Legierungen fuer Turbinenwellen von Dampfturbinen mit Dampftemperaturen bis 650 Grad Celsius

Das Projekt "Entwicklung und Optimierung ferritischer und austenitischer Staehle und Legierungen fuer Turbinenwellen von Dampfturbinen mit Dampftemperaturen bis 650 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saarschmiede, Freiformschmiede durchgeführt. Die Saarschmiede GmbH Freiformschmiede (Saarstahl AG i.K. Voelklingen) ist ein Partner in dem COST-Programm 501, Runde 3 'Kritische Komponenten von fortschrittlichen Kraftwerken'. Dieses Vorhaben ist in der anliegenden Rahmenbeschreibung detailliert erlaeutert. Danach muessen fuer max. Betriebstemperaturen von 620 Grad C die ferritischen 10 Prozent CrMoNi(W)VNBN(B)-Staehle optimiert werden. Hierzu werden 2 150 kg-Versuchsschmelzen erschmolzen und im Vakuum umgeschmolzen. Die Analysenvorschrift wird bei dem naechsten COST-Treffen festgelegt. Die Versuchsbloecke werden zu Staeben vkt. 35 mm geschmiedet und mit verschiedenen Parametern verguetet. Nach Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wird das Probematerial zu weitergehenden Versuchen an die uebrigen COST-Partner verteilt. Fuer Betriebstemperaturen bis 650 Grad C sind austenitische Staehle und Legierungen erforderlich. Hierzu werden 8 25 kg-Versuchsschmelzen im Vakuum er- und anschliessend umgeschmolzen. Es werden Analysenmodifikationen auf der Basis 25-43 Prozent Ni, 1-6 Prozent Mo, 15 Prozent Cr, 1,4-3 Prozent Ti, 0,2 Prozent Al ausgewaehlt. Die Versuchsbloecke werden zu Staeben vkt. 35 mm geschmiedet und mit verschiedenen Parametern waermebehandelt. Nach Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wird das Probematerial zu weitergehenden Versuchen an die uebrigen COST-Partner verteilt.

WP11: Werkstoffe fuer hochbeanspruchte Komponenten von fossilbefeuerten Kraftwerken mit hohem thermischen Wirkungsgrad und geringer Umweltbelastung

Das Projekt "WP11: Werkstoffe fuer hochbeanspruchte Komponenten von fossilbefeuerten Kraftwerken mit hohem thermischen Wirkungsgrad und geringer Umweltbelastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAN Energie durchgeführt. Zielsetzung des Vorhabens: Steigende Brennstoffkosten; der Zwang zum recourcenschonenden Brennstoffeinsatz und Auflagen der Gesetzgeber zur Reduzierung der Umweltbelastung (SO2, NOx und CO2) forcieren weltweit die Entwicklung von fossilbefeuerten Kraftwerken mit hoeheren thermischen Wirkungsgraden durch ueberkritische Dampfdruecke und hoehere Dampftemperaturen. Der thermische Wirkungsgrad kann wirksam verbessert werden durch Erhoehung der bis heute realisierten Dampfeintrittstemperatur von max. 565 Grad Celsius auf ca. 620 Grad Celsius durch die Entwicklung von hochwarmfesten ferritischen 9-10 Prozent CrMo(W)VNbN(B)-Staehle. Die Grundziele des Forschungsprogrammes, das Teil des europaeischen Gemeinschaftsprogrammes COST 501, Round 3, Work Package 11 ist, sind A) Konsolidierung des abgeschlossenen 600 Grad Celsius COST 501-2, WP 3 Programmes durch Erweiterung der Datenbasis fuer die stationaere und instationaere Beanspruchung, d.h. vor allem Ausdehnung der Zeitstandversuche zu laengeren Versuchszeiten. B) Optimierung der ferritischen 9-10 Prozent CrMo(W)VNbN(B)-Staehle fuer eine max. Dampfeintrittstemperatur von 620 Grad Celsius auf der Basis einer umfassenden Literaturauswertung und einer metallkundlichen Untersuchung an Proben nach langzeitiger Zeitstand- und Auslagerungsbeanspruchung. Arbeitsprogramm: 1. Langzeitige Zeitstand-, Dehnungswechsel- und Auslagerungsversuche mit Proben der 600 Grad Celsius-Staehle mit nachfolgender mikrostruktureller Untersuchung. 2. Herstellung neuer Versuchsschmelzen mit nachfolgender Untersuchung im Kurzzeit- und Langzeitversuch zur Ermittlung der Zeitstandfestigkeit und Langzeitzaehigkeit. Aktueller Stand der Arbeiten: Die Zeitstandversuche der 600 Grad Celsius Werkstoffversuche haben Versuchszeiten bis 60000 h und die Auslagerungsversuche ca. 30000 h erreicht. Die Dehnungswechselversuche sind abgeschlossen. Eine Einsatzbarkeit der Staehle bis 600 Grad Celsius ist aufgrund der guenstigen Ergebnisse gewaehrleistet. Die Herstellung der 620 Grad Celsius-Versuchsschmelzen ist abgeschlossen. Mit den langzeitigen Zeitstand- und Auslagerungsversuchen wurde begonnen. Die Ergebnisse der bereits laenger laufenden Versuche mit dem bodegierten Stahl X 18 CrMoVNbB 9 1 deuten darauf hin, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit die Realisierung von Rotoren aus diesem Stahl fuer 620 Grad Celsius-Dampfeintrittstemperatur moeglich ist.

Stahlgussteile aus hochwarmfesten austenitischen Werkstoffen fuer den Einsatz bei Dampftemperaturen von 625-650 Grad Celsius

Das Projekt "Stahlgussteile aus hochwarmfesten austenitischen Werkstoffen fuer den Einsatz bei Dampftemperaturen von 625-650 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eisen- und Stahlwerk Pleißner GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Identifizierung und Entwicklung austenitischer Stahlgussvarianten fuer Bauteile in fossilbefeuerten Kraftwerken mit Einsatztemperaturen bis 650 Grad C. Die zu entwickelnden Staehle sollen folgende Anforderungen erfuellen: - Zeitstandfestigkeit (100 00h) 100 MPa, - ausreichende Bestaendigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, - ausreichende Schweisseignung. Aus ausgewaehlten Legierungstypen sind innerhalb bestimmter Grenzen Zielanalysen zu identifizieren, die durch ein gezielt eingestelltes Gefuege die angestrebte Langzeittemperaturfestigkeit erreichen. Gleichzeitig ist hierbei die Heissrissanfaelligkeit austenitisch erstarrender Staehle zu beachten, auch im Hinblick auf ihre Schweissbarkeit. Zusaetzlich ist die Auswirkung der allgemein grossen Korngroesse gegossener Austenite auf die im angestrebten Einsatztemperaturbereich stattfindenden Kriechmechanismen auf die Langzeitfestigkeitseigenschaften zu untersuchen.

Herstellung von optimiertem ferritischen und austenitischen Stahlguss zu Versuchszwecken. Durchfuehrung von Waermebehandlungen sowie schweisstechnische Verarbeitung und Erprobung

Das Projekt "Herstellung von optimiertem ferritischen und austenitischen Stahlguss zu Versuchszwecken. Durchfuehrung von Waermebehandlungen sowie schweisstechnische Verarbeitung und Erprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pohlig-Heckler-Bleichert Stahlguß durchgeführt. Erschmelzung von optimierten ferritischen und austenitischen Stahlgusssorten. Durchfuehrung von Versuchsreihen zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften an Probestuecken aus verschiedenen Schmelzen nach unterschiedlichen Temperatur- und Zeitparametern bei der Waermebehandlung. Durchfuehrung von Probeschweissungen mit Schweisszusatzwerkstoffen 2,5-5 mm Durchmesser verschiedener Herstellung. Waermebehandlung der Schweissungen mit unterschiedlichen Parametern und zerstoerungsfreie Pruefung der Schweissungen. Mechanische Ausarbeitung der Probekoerper einschliesslich der Herstellung von Proben fuer Zeitstands- und REM-Untersuchungen. Mechanische und metallographische Pruefung mit Erstellung des Abschlussberichts. Abguss und Pruefung eines Probegusstueckes. Siehe auch die Ihnen vorliegende Rahmenbeschreibung.

Schadensfrüherkennung an thermozyklisch beanspruchten austenitischen Werkstoffen - Methodenentwicklung zum Monitoring im Rahmen des Alterungsmanagements

Das Projekt "Schadensfrüherkennung an thermozyklisch beanspruchten austenitischen Werkstoffen - Methodenentwicklung zum Monitoring im Rahmen des Alterungsmanagements" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von neuen Sensorsystemen, deren Signale zur Detektion und Interpretation von ermüdungsbedingten Mikrostrukturänderungen in Rohrleitungssystemen kerntechnischer Anlagen geeignet sind, die im Vorfeld der Rissbildung entstehen. Es soll ein Konzept zur Schadensfrüherkennung für eine zielgerichtete Bauteilüberwachung erstellt werden. Am Lehrstuhl für Werkstoffkunde der Technischen Universität Kaiserslautern werden Zug- und Ermüdungsproben aus austenitischem Stahl zur Charakterisierung des Ausgangsgefüges metallographisch untersucht. Die Durchführung isothermer und thermisch-mechanischer Ermüdungsversuche erfolgt ebenfalls am Lehrstuhl für Werkstoffkunde. Hierfür muss die Versuchseinrichtung modifiziert werden. Im IZFP entstehen temperaturbeständige EMUS-Sensoren für geführte Ultraschallwellen und Wirbelstromsensoren incl. einer Sende- und Empfangselektronik, die nach Kalibrierung während der Ermüdungsversuche an den austenitischen Proben eingesetzt werden. Synchron mit mechanischen und thermischen Kenndaten werden während der Versuche Ultraschall- und Wirbelstromkenngrössen aufgezeichnet und ausgewertet. Die Ermüdungsversuche erfolgen in enger Zusammenarbeit der beiden Projektpartner.

Erfassung und Bewertung des plastischen Deformationsverhaltens von Kraftwerkskomponenten unter mechanischer und thermo-zyklischer Belastung

Das Projekt "Erfassung und Bewertung des plastischen Deformationsverhaltens von Kraftwerkskomponenten unter mechanischer und thermo-zyklischer Belastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik durchgeführt. In Kraftwerkskomponenten unter ueberlagerter mechanischer und thermo-zyklischer Belastung koennen plastische Deformationen auftreten, die nach Regelwerk bewertet bzw begrenzt werden muessen. Dieser Nachweis erfordert die Ermittlung des wirklichen Werkstoffverhaltens und komplexe Berechnungen. In den dabei eingesetzten, kommerziellen nicht-linearen F+E-Programmen werden klassische Materialmodelle verwendet, die zur Beschreibung der relevanten Phaenomene nur unzureichend geeignet sind. Die Beschreibung des realen Werkstoffverhaltens erfordert Materialmodelle von hoeherer mathematischer Komplexitaet mit einer groesseren Zahl von Werkstoffparametern, die ueber die Simulation geeigneter mechanischer zyklischer Versuche ermittelt werden muessen. Die Schwerpunkte der geplanten Arbeiten liegen in der Entwicklung erweiterter Modelle zur Beschreibung des mechanischen und thermozyklischen Deformationsverhaltens, in der Ermittlung der erforderlichen Werkstoffparameter in Laborversuchen an austenitischen Staehlen und in der Verifikation an geeigneten Begleitexperimenten und Bauteilversuchen (SH: MPA-Antrag). Diese Werkstoffmodelle erlauben eine genauere Vorhersage des Bauteilverhaltens und der Ermittlung der jeweiligen Sicherheitsreserven bei vorgegebener Werkstoffnutzung.

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