Früherkennung von Ermüdungsschädigungen bei Kernkraftwekskomponenten (FEVER)

• Research unit: SFOE
• Project number: 35028

Key words (German)

TP0084;F-Kernenergie

Short description (German)

Früherkennung von Ermüdungsschädigungen bei Kernkraftwekskomponenten (FEVER)

Publications / Results (English)

During cyclic loading of austenitic stainless steel, microstructural changes occured, which affect both mechanical and physical properties. For certain steels, a deformation-induced martensitic phase transformation was observed. In our investigation martensite formation was used as an indication for material degradation due to fatigue.The investigations showed that for the given material and loading conditions the deformation-induced martensite depends on the cycle number, temperature and initial material state. All applied techniques, neutron diffraction and advanced magnetic methods allowed the detection of martensite in the differently fatigued specimens (temperature 20-260 oC, total strain amplitude of 0.40 %, cold-worked and solution-annealed material states).

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:


Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Kalkhof,Dietmar
Grosse,Mirco
Niffenegger,Markus

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Final report (German)

Im Rahmen des Projektes FEVER wurden Veränderungen der mikrostrukturellen und magnetischen Eigen-schaften bei niederzyklischer Ermüdung an rostfreien austenitischen Stählen untersucht. Langfristiges Ziel der Untersuchungen ist die Entwicklung eines Lebensdauermonitors für Ermüdung an Rohrleitungen. Für die unter-suchten Material- und Versuchsbedingungen (Stahl X6CrNiTi18-10, totale Dehnamplitude 0.40 %, Temperatur-bereich 20-260 oC) konnte gezeigt werden, dass die deformations-induzierte Martensitbildung als Ermüdungs-indikator Verwendung finden kann. Als wesentliche Einflussgrössen auf die Martensitbildung sind der Material-ausgangszustand, die akkumulierte plastische Dehnung und die Temperatur zu berücksichtigen. Die Tempera-turabhängigkeit des Martensitgehalts liess sich mit einer Exponentialfunktion gut beschreiben. Die Temperatur-kurven müssen in Abhängigkeit des Materialausgangszustandes, der beaufschlagten Dehnung und des Er-schöpfungsgrades ermittelt werden.Mit der Neutronendiffraktometrie konnte eine Methode gefunden werden, die eine genaue Bestimmung des Martensitgehalts ermöglichte. Untersuchungen mit Metallographie und Röntgendiffraktometrie (Synchrotron-licht) ergaben, dass eine inhomogene Martensitverteilung in den Ermüdungsproben vorlag. Änderungen des magnetischen Verhaltens wurden mit den Kenngrössen der magnetischen Permeabilität, der Restfeldstärke und der Wirbelstromimpedanz gemessen. Mit Hilfe der Hochtechnologie-Sensoren Fluxgate, SQUID und GMR, aber auch mit einem einfachen Handprüfgerät konnten monotone Zusammenhänge der magnetischen Kenn-grössen zum Martensitgehalt bestimmt werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unter gewissen Ein-schränkungen eine Bauteilbewertung und Ermüdungsfrüherkennung mittels zerstörungsfreier magnetischer Prüfmethoden möglich erscheint.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:


Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Tirbonod,Bernard
Kalkhof,Dietmar
Grosse,Mirco
Niffenegger,Markus

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