Knowledge to avoid coarse grain structure in austenitic materials to improve the flexibility of power plant components

Projektnummer 365

Kesselbauteile wie Überhitzerrohre aus austenitischen Stählen in fossil betriebenen Dampfkraftwerken sind in der Vergangenheit im Wesentlichen bezüglicher einer langzeitigen Zeitstand- und Oxidationsbeanspruchung ausgelegt worden.

Die zunehmenden Anforderungen an die zyklische Betriebsweise thermischer Kraftwerk führt zum einen zu vermehrten An- und Abfahrvorgängen und Leistungsänderungen. Zum anderen führen dabei höhere Temperaturgradienten in den Bauteilen zu erhöhter Ermüdungsbeanspruchung mit aufgeprägter Wechseldehnung. Diese thermischen bedingten sekundären Beanspruchungen sind einer maßgeblich durch den Rohrinnendruck verursachten primären Beanspruchung überlagert. Daher ist bei dem heutigen Betrieb von Kesselbauteilen die Berücksichtigung von Ermüdungsbeanspruchung zwingend erforderlich.

Austenitische Stähle mit grober Kornstruktur werden aufgrund der guten Kriech- und Zeitstandfestigkeiten im Kesselbau für Überhitzerrohre eingesetzt. Bisher ist jedoch nicht hinreichend bekannt, ob sich diese Kornstruktur negativ auf die Ermüdungseigenschaften wegen des geringeren Verformungsvermögens auswirkt, wie dies von anderen grobkörnigen Werkstoffen wie z.B. Nickelbasisgusslegierungen bekannt ist.

Die Studie beinhaltet:

Die Literaturstudie soll klären, ob aus bisher veröffentlichten Untersuchungen bekannt ist, inwieweit sich Grobkorn auf die Ermüdungseigenschaften austenitischer Kraftwerksstähle auswirkten und eventuellen Forschungsbedarf ermitteln.

Der Fachausschuss Werkstoffe und Qualitätssicherung begleitet die Untersuchungen.