Einfluss der Kaltverformung auf das Zeitstandverhalten austenitischer Stähle und Nickelbasislegierungen

Projektnummer 241

Das Kaltbiegen stellt ein außerordentlich rationelles Verfahren zur Herstellung von Rohrbögen für Überhitzer moderner Hochleistungskessel dar. Die hohe Arbeitsproduktivität der Kaltbiegung ist aber nur dann von Vorteil, wenn auf eine anschließende Wärmebehandlung verzichtet werden kann.

Im kraftwerkstypischen Langzeitbereich geht die Erhöhung der Zeitstandfestigkeit zunehmend mit der Zeit und Temperatur zurück. Dabei kann die Zeitstandfestigkeit im Bereich der Erholung und Rekristallisation unter den Ausgangswert der Kaltverformung fallen, was ein kritischer Punkt für die Haltbarkeit kaltverformter Teile ist. Ebenfalls kritisch kann der Zähigkeitsrückgang sein.

Sowohl für Überhitzerrohre moderner Hochleistungskessel, als auch für Blecheinbauten in Gasturbinen werden Werkstoffe in kaltverformtem Zustand benutzt, deren Langzeitstandverhalten verschlechtert sein kann. Bei der Voraussage dieser Verschlechterung ist man bisher auf experimentelle Untersuchungen angewiesen.

In diesem Projekt ist an aktuellen austenitischen Rohrstählen für Überhitzer von Hochleistungsdampfkesseln sowie an ausgewählten Blechwerkstoffen für Gasturbineneinbauten die Wirkung typischer Kaltverformungsgrade auf das Zeitstandverhalten im anwendungsrelevanten Temperaturbereich langzeitig zu ermitteln mit dem Ziel, praxisnahe Aussagen zur Zulässigkeit des Hochtemperatureinsatzes kaltverfestigter Bauteile zu gewinnen.

Als wirtschaftlich nutzbare Ergebnisse sollen zulässige Kaltverformungsgrade, bzw. Umformparameter wie produkt- und abmessungsspezifische Biegeradien für Überhitzerrohre von Hochleistungskraftwerken und für Blecheinbauten in Industriegasturbinen ermittelt werden. Die angestrebte bessere Absicherung der Zulässigkeitsgrenzen des Kaltbiegens von Überhitzerrohren und Blechwerkstoffen unterstützt den störungsfreien Betrieb und eine kostengünstige Herstellung von Kesseln und Gasturbinen.

Das Projekt wird vom 1. April 2003 bis zum 31. März 2006 vom Institut für Werkstoffkunde der Technischen Universität Darmstadt unter der Leitung von Dr. Alfred Scholz durchgeführt. Eine Arbeitsgruppe des Fachausschusses "Werkstoffe und Qualitätssicherung" begleitet die Untersuchungen fachlich.