Das Projekt "Teilprojekt: Werkstoffdaten, Testkörper, NDT-Zuverlässigkeit und Bewertungsmethodik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Das wesentliche Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung einer bruchmechanischen Bewertungsmethodik für Schweißverbindungen unter Berücksichtigung der statistischen Verteilung von Werkstoffkennwerten und der Unsicherheiten der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung. Dabei werden für Rohrleitungen in deutschen Kernkraftwerken repräsentative artgleiche austenitische Schweißverbindungen und ferritisch-austenitische Mischverbindungen betrachtet. Die Einzelzielsetzungen im Teilprojekt der MPA Universität Stuttgart umfassen die Bereitstellung einer Datenbasis für Werkstoffkennwerte von Austenit- und Mischschweißnähten und deren statistische Auswertung, sowie die Entwicklung einer Vorgehensweise zur Beurteilung des Einflusses verschiedener Randbedingungen bei der Ultraschallprüfung an diesen Schweißnähten, aus der sich in Zusammenarbeit mit dem Verbundpartner praxisrelevante POD-Kurven ableiten lassen. Die so ermittelten statistischen Analysen von Werkstoffdaten und ZfP fließen dann in die bruchmechanische Bewertungsmethodik ein. Die Aufgaben der MPA Stuttgart im Verbundvorhaben bestehen einerseits in der Erweiterung der Werkstoffdatenbasis durch Auswertung verfügbarer Quellen sowie Herstellung und Prüfung von Schweißnahtproben, andererseits in der Durchführung von Ultraschallprüfungen und der Bewertung von Einflussfaktoren auf die Prüfaussage. Die ermittelten Daten werden statistisch ausgewertet, wobei die POD-Analysen aus den ZfP-Daten durch modellbasierte POD-Analysen des Projektpartners ergänzt werden. Da das Ergebnis der POD-Analyse entscheidend von Prüftechnik und Auswertemethode abhängt, liegt ein Schwerpunkt in der Erarbeitung einer Vorgehensweise zur Festlegung sinnvoller Schwellwerte für die Datensätze. Die Umsetzung der Werkstoffdaten und POD-Analysen in eine bruchmechanische Bewertungsmethodik auf Basis probabilistischer Berechnungen erfolgt ebenfalls an der MPA.
Das Projekt "Teilvorhaben: Ultraschallprüfung, Fehlergrößenbestimmung, Ultraschallsimulation und POD-Analyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren durchgeführt. Das wesentliche Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung einer bruchmechanischen Bewertungsmethodik für Schweißverbindungen unter Berücksichtigung der statistischen Verteilung von Werkstoffkennwerten und der Unsicherheiten der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung. Dabei werden für Rohrleitungen in deutschen Kernkraftwerken repräsentative artgleiche austenitische Schweißverbindungen und ferritisch-austenitische Mischverbindungen betrachtet. Die Einzelzielsetzungen im Teilprojekt des IZFP umfassen die Modifikation von Analyseverfahren zur Fehlergrößenbestimmung sowie die Entwicklung angepasster Ultraschallsimulationsverfahren zur Ergänzung der Daten für die POD-Analyse und für die Beurteilung des Einflusses verschiedener Randbedingungen bei der Ultraschallprüfung. Daraus werden in Zusammenarbeit mit dem Verbundpartner praxisrelevante POD-Kurven generiert als Teil der Eingangsdaten für die bruchmechanische Bewertungsmethodik. Die Aufgaben des Fraunhofer IZFP im Verbundvorhaben bestehen einerseits in der Durchführung von ergänzenden Ultraschallprüfungen unter Einsatz von Analyseverfahren zur Fehlergrößenbestimmung, andererseits in der Durchführung von Simulationsrechnungen mit angepassten halb-analytischen Simulationsverfahren für ausgewählte Prüfsituationen unter Variation relevanter Prüf- und Bauteil- bzw. Materialparameter. Die Ergebnisse dieser Berechnungen fließen zusammen mit den am IZFP und beim Projektpartner MPA Stuttgart ermittelten experimentellen Daten in weiterentwickelte POD/MAPOD-Analysen ein. Im Zuge dieser Aufgaben werden wichtige, im Hinblick auf die Bewertung von Einflussfaktoren auf die Prüfaussage und die Zuverlässigkeit der ZfP relevante Aspekte erarbeitet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prüfbarkeit von dickwandigen Bauteilen aus Nickellegierungen und Schweißverbindungen mit zerstörungsfreien Prüfverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Die Entwicklung von CO2-armen Kraftwerken erfordert den Einsatz von Bauteilen aus Nickellegierungen und deren Schweißverbindungen. Ziel dieses Vorhabens ist die Erprobung und Weiterentwicklung von zerstörungsfreien Prüfverfahren (zfP) für diese 'schwer prüfbaren' Werkstoffe, sowie Aussagen zu treffen über Verfahrensgrenzen handelsüblicher und verbesserter Verfahren und zu Anforderungen an die Verfahren. Die Aufgaben der MPA bestehen in der Herstellung geeigneter Prüfkörper zur Erprobung der ZfP-Verfahren, Erprobung von Standard-ZfP-Verfahren an den Prüfkörpern, Metallografie zur Gefüge- und Fehlergrößenbestimmung sowie der bruchmechanischen Bewertung über ein Fehlertolerierungskonzept. Neben künstlichen Fehlern wird in einem der Prüfkörper ein Schwingriss eingebracht. Die Bruchmechanik liefert durch Ableitung kritischer Fehlergrößen die Vorgaben zur Weiterentwicklung der ZfP-Verfahren, die metallografische Charakterisierung unterstützt die Interpretation der ZfP-Signale und liefert Daten für die rechnerische Absicherung. Die Ergebnisse werden in Vorträgen und Publikationen veröffentlicht und in Regelwerksgremien vertreten. Dadurch finden sie Eingang in industrielle Anwendungen.
Das Projekt "Darstellung und Quantifizierung des Versagensablaufs rissbehafteter Mischnaht-Schweißverbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines abgesicherten und verifizierten schädigungsmechanischen Berechnungs- und Bewertungsverfahren zur Beurteilung des Versagensverhaltens angerissener Mischschweißnähte. Zur Werkstoffcharakterisierung werden Rohrleitungsmischnähte (1.4550/20MnMoNi5-5) mit Nickelbasispufferung und Nickelbasisverbindungsnaht beschafft. Aus den Nähten werden Zug- und Bruchmechanikproben entnommen und geprüft. Die Abklärung der Vorgänge im Gefüge bei der lokalen Rissinitiierung und -ausbreitung erfolgt durch metallographische und fraktographische Untersuchungen. Die einzelnen Gefüge- bzw. Werkstoffbereiche werden schädigungsmechanisch modelliert und ein Netzgrößen-unabhängiges Schädigungsmodells ertüchtigt. Die Validierung des Schädigungsmodells erfolgt mit Hilfe der experimentellen Untersuchungen. Anhand der Untersuchungen wird eine Systematik zur Vorhersage der Entwicklung des stabilen Risswachstums in Abhängigkeit vom Schweißnahtaufbau abgeleitet. Die Ergebnisse werden in Vorträgen und Publikationen veröffentlicht und in Regelwerksgremien vertreten. Dadurch finden sie Eingang in industrielle Anwendungen.