Das Projekt "Teilprojekt: Einsatz der ZfP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 8.4 Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Professur für Zerstörungsfreie Materialprüfung und Qualitätssicherung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur Bewertung der Resteinsatzdauer von im Betrieb gealterten metallischen Komponenten in Kernkraftwerken. Dabei wird berücksichtigt, dass sich bei Bauteilen die örtlichen Werkstoffeigenschaften aufgrund der im Betrieb auftretenden mechanischen und thermischen Beanspruchungen deutlich verändern können, insbesondere wenn Korrosionseinflüsse hinzukommen. Mit Hilfe der erstellten Analysewerkzeuge können die Fragen bezüglich Lebensdauer und Integrität im Hinblick auf örtliche und anlagenspezifische Belange umfassender beantwortet werden. Im Teilantrag des LZfPQ sollen Verfahren der ZfP zur Charakterisierung des Werkstoffs, sowie zur Schädigungsentwicklung unter einsatztypischen Beanspruchungen bereitgestellt und in die Prüfanordnungen (WPT, MPA) integriert werden. Hierauf aufbauend wird PHYBAL erweitert und so für komplexe Bauteile zugänglich gemacht. B1 dient dem Werkstoffverständnis und der daraus formulierten Verfahrensweise für gealterte metallische Strukturen der Kernenergie. Dazu werden X6CrNiNb1810 Proben künstlich gealtert und mittels elektrischer, elektromagnetischer und -chemischer Verfahren im Ausgangszustand und unter bzw. nach zyklischer Beanspruchung charakterisiert. Die elektrochemischen Verfahren ermöglichen hierbei die Detektion von ermüdungsbedingten mikrostrukturellen Oberflächenveränderungen. Diese Messdaten werden mit vorliegenden Werkstoffdaten fusioniert und als Datenbasis für die Erweiterungen von PHYBAL genutzt. Hierbei soll zudem eine Verbindung zu bestehenden Lebensdauerberechnungsverfahren hergestellt werden. Zur Verifizierung des Verfahrens an Bauteilen wird dieses in B2 an Kerbproben validiert. Dabei stehen die in B1 analysierte und auf der Werkstoffmikrostruktur basierte Werkstoffantwort und deren Übertragbarkeit auf komplexe Geometrien im Mittelpunkt. Ziel ist die Erweiterung von PHYBAL auf Medieneinflüsse, so dass dies in numerische Simulationsverfahren übertragen werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt: Durchführung von Ermüdungsversuchen im LCF- und HCF-Bereich zur Ertüchtigung der PHYBAL Methode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur Bewertung der Resteinsatzdauer von im Betrieb gealterten metallischen Komponenten in Kernkraftwerken. Dabei wird berücksichtigt, dass sich bei Bauteilen die örtlichen Werkstoffeigenschaften aufgrund der im Betrieb auftretenden mechanischen und thermischen Beanspruchungen deutlich verändern können, insbesondere wenn Korrosionseinflüsse hinzukommen. Mit Hilfe der erstellten Analysewerkzeuge können die Fragen bezüglich Lebensdauer und Integrität im Hinblick auf örtliche und anlagenspezifische Belange umfassender beantwortet werden. Im Teilantrag der MPA wird die PHYBAL Methode durch Bereitstellung von experimentellen Daten aus Versuchen an ungekerbten und gekerbten Proben unter unterschiedlichen Belastungen und für unterschiedliche Korngrößen unter Labor- und Mediumsbedingungen erweitert und validiert.
Das Projekt "Teilprojekt Erweiterung der Berechnungsverfahren zur Lebensdauerbestimmung metallischer Komponenten'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Das beantragte Verbundvorhaben besteht aus den Blöcken B1 und B2, die zum Einen primär mechanismenorientiert und zum Anderen strukturorientiert angelegt sind und bei denen die Charakterisierung des Werkstoffverhaltens unter zyklischer periodischer bzw. nicht-periodischer Beanspruchung, die Methodenentwicklung im Hinblick auf die Erweiterung der Lebensdauerberechnung nach PHYBAL und die experimentelle Validierung im Vordergrund stehen. Der Block B1 dient dem erweiterten Werkstoffverständnis und der daraus formulierten Verfahrensweise im Umgang mit gealterten metallischen Strukturen der Kerntechnik. Dazu werden ungekerbte Proben eines austenitischen Stahles in Ermüdungsversuchen künstlich gealtert und mittels elektrischer, elektromagnetischer und elektrochemischer Verfahren im Ausgangszustand und unter bzw. nach zyklischer Beanspruchung charakterisiert. Die PHYBAL Methode wird dahingehend erweitert, dass für diese Versuche Ermüdungsanalysen basierend auf vereinfachten elasto-plastischen Betrachtungen durchgeführt werden können. Weiterhin wird die Methodik durch die quantitative Berücksichtigung von Unsicherheiten der Eingangsgrößen erweitert. Im Hinblick auf die Anwendbarkeit der PHYBAL Methodik auf Komponenten wird im Block B2 das Verfahren zunächst an Kerbproben validiert. Weiterhin werden zu ausgewählten Ermüdungsversuchen Berechnungen mit komplexen Analysemethoden, basierend auf Finite Elemente Codes durchgeführt. Dabei werden geeignete Materialmodelle eingesetzt, um lokale mikrostrukturelle Veränderungen, die mittels der oben genannten Verfahren bestimmt werden können, zu berücksichtigen. Die dafür notwendigen Daten werden im Rahmen der durchgeführten Versuche bestimmt. (1/B1.6) Erweiterung der PHYBAL-Methode, (2/B1.7) Validierung der Analysemethoden an Ermüdungsversuchen, (3/B2.3) Erweiterung und Validierung der PHYBAL-Methode, (4/B2.4) Erweiterung der Berechnungsverfahren zur Lebensdauerbestimmung.