Ermittlung von Kennwerten zur Bewertung des thermischen Ermüdungsrisswachstums in Kraftwerken - THERRI

Die zukünftig stark fluktuierende Energieeinspeisung führt in thermischen Kraftwerken zu neuen Beanspruchungen mit größeren Lastwechselzahlen und damit wiederum zu großen rechnerischen Erschöpfungswerten einzelner Kraftwerkskomponenten. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, neue Berechnungsmethoden zur Bewertung eines eventuellen Ermüdungsrisswachstums in den betroffenen Bauteilen zu entwickeln. Deshalb ist das Ziel des vom BMWi geförderten Verbundvorhabens „Thermisches Ermüdungsrisswachstum“ (kurz: THERRI) die Entwicklung eines Versagenskonzepts, das eine realistische Einschätzung der Restlebensdauer und die Ableitung optimierter Inspektionsintervalle von Bestands- und Neubau-Dampfkraftwerken bei starken Lastfluktuationen ermöglicht. Zu diesem Zweck führt der Lehrstuhl für Strukturmechanik im Teilprojekt „Experimentelle, numerische und analytische Untersuchungen zum thermischen Ermüdungsrisswachstum in Kraftwerken“ umfangreiche isotherme Risswachstumsversuche an Kraftwerkstählen bis 600 °C durch und bewertet verschiedene Einflussfaktoren. Um die realen Belastungen im Kraftwerk abzubilden, wird ferner das Risswachstum unter transienter thermischer und mechanischer Beanspruchung an Kleinproben untersucht. Die experimentell bestimmten Rissfortschrittsparameter gehen in komplexe numerische Rissfortschrittssimulationen zur Ermittlung der Restlebensdauer verschiedener Kraftwerkskomponenten bei unterschiedlichen Lastszenarien ein. Daraus werden Spannungsintensitätsfaktoren abgeleitet und in das lehrstuhleigene Programm RLDB zur analytischen Restlebensdauerbestimmung eingebunden. Um eine Bewertung des Einflusses des elastischen und plastischen Materialverhaltens auf die Rissbeanspruchung zu ermöglichen, werden Materialparameter aus isothermen zyklischen Versuchen identifiziert und einer numerischen Simulation zugeführt.

Bearbeiter:  M. Sc. Maria Paarmann; M. Sc. Patrick Mutschler

Zeitraum:  09/2013 - 02/2017


in Zusammenarbeit mit:

TÜV Nord Sys Tec GmbH & Co. KG, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik - Universität Rostock, Kraftwerks- und Netzgesellschaft mbH - Kraftwerk Rostock, Forschungszentrum Jülich


gefördert durch:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)