SI wurde gerufen, um zu beurteilen, ob die Hitze nach einem Brand in einem Kraftwerk sch\u00e4dliche Auswirkungen auf P91 hatte, und nahm metallurgische Replikate zur Analyse mit, um jegliche Erweichung in den HAZ-Regionen zu beurteilen.<\/p>\n
Gressler betonte, dass die H\u00e4rte allein nicht \u00fcber den Zustand des Materials entscheidet. Eine wirksame Screening-Ma\u00dfnahme w\u00e4re stattdessen die \u00dcberwachung der Kriechdehnungsakkumulation mit Hochtemperatur-Dehnungsmessstreifen zur \u00dcberwachung der Kriechdehnungsakkumulation sowie eine technische Analyse zur Vorhersage der Lebensdauer.<\/p>\n
Bei der Stahlfamilie P91 handelt es sich um einen ferritischen\/martensitischen Edelstahl 9-12% Cr, der in der Kerntechnik und in Kraftwerken eingesetzt wird, um hervorragende mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen zu erzielen. Aufgrund seines niedrigen Kohlenstoff-, Niob- und Stickstoffgehalts verringert er die schwei\u00dfbedingte Rissbildung; aufgrund seiner h\u00f6heren H\u00e4rtbarkeit kann er jedoch eine \u00fcberm\u00e4\u00dfig harte W\u00e4rmeeinflusszone (WEZ) bilden, was zu wasserstoffinduzierter Rissbildung f\u00fchrt - und damit zum Versagen von Schwei\u00dfn\u00e4hten und Bauteilen.<\/p>\n
K\u00fcrzlich wurde SI von einem Siemens-Werk gebeten, die Reparatur einer gro\u00dfen Schwei\u00dfnaht an einem Druckbeh\u00e4lterventil nach einem Brandvorfall zu bewerten, um festzustellen, ob dabei m\u00f6glicherweise nicht spezifikationsgerechtes Material verwendet wurde und, falls dies tats\u00e4chlich der Fall war, ob dies vor Ablauf der Garantie korrigiert werden konnte.<\/p>\n
SI f\u00fchrte eine Analyse des Materials durch und stellte fest, dass die Weichheit nicht durch Feuer, sondern wahrscheinlich durch eine unwirksame PWHT verursacht wurde.<\/p>\n
Temperatur und Dauer der Druckwasserh\u00e4rtung sind von entscheidender Bedeutung f\u00fcr die Herstellung von Mischschwei\u00dfn\u00e4hten mit optimalem Gef\u00fcge und optimaler H\u00e4rte, wie in dieser Studie, die mit mehrlagigen Schutzgasschwei\u00dfungen von Inconel 625 als Schwei\u00dfzusatzwerkstoff durchgef\u00fchrt wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass die bevorzugte PWHT-Temperatur und -Zeit von 2, 4 oder 6 Stunden bei 750 Grad Celsius die H\u00e4rte in der WEZ effektiv senkt und gleichzeitig ein geeignetes Gef\u00fcge aufrechterh\u00e4lt, um eine hohe Leistungsf\u00e4higkeit der mechanischen Eigenschaften bei erh\u00f6hten Temperaturen zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n
P91-Stahl wurde speziell f\u00fcr den Einsatz in Gen-IV-Kernreaktoren entwickelt. Aufgrund seines hohen Chromgehalts und des Zusatzes von Vanadium und Niob als Legierungselemente bietet P91 im Vergleich zu seinen weniger legierten Gegenst\u00fccken eine deutlich h\u00f6here Kriechfestigkeit.<\/p>\n
Materialeigenschaften: Diese Legierung ist gut schwei\u00dfbar und weist eine ausgezeichnete thermische Erm\u00fcdungs- und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit auf, ist jedoch anf\u00e4llig f\u00fcr wasserstoffunterst\u00fctzte Rissbildung (HAC). Es k\u00f6nnen sowohl Gas- als auch Festk\u00f6rperschwei\u00dfverfahren verwendet werden; f\u00fcr optimale Kriecheigenschaften muss jedoch eine W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen erfolgen.<\/p>\n
HAC in P91-Schwei\u00dfn\u00e4hten kann durch falsche Schwei\u00dfbedingungen und die falsche Wahl des Schwei\u00dfzusatzwerkstoffs verursacht werden und durch eine ungleichm\u00e4\u00dfige Schwei\u00dfnahtgeometrie und die Verwendung von Schlacke noch verst\u00e4rkt werden. Au\u00dferdem kann sie sich in Form von ungleichen Schwei\u00dfn\u00e4hten zwischen Schwei\u00dfn\u00e4hten der G\u00fcteklasse 91 und anderen schwei\u00dfbaren Werkstoffen wie P22 oder Inconel 625 zeigen.<\/p>\n
Beachten Sie, dass es derzeit nicht m\u00f6glich ist, Bauteile der G\u00fcteklasse 91 ohne anschlie\u00dfende Warmh\u00e4rtung zu reparieren, da bei den derzeitigen Reparaturmethoden Schwei\u00dfn\u00e4hte mit ungeschliffenem Gef\u00fcge in der WEZ entstehen und nur eine begrenzte Temperung stattfindet. Daher m\u00fcssen zus\u00e4tzliche umfangreiche Schwei\u00dfnahtreparaturversuche und -tests im Hinblick auf die Z\u00e4higkeit der WEZ und die Kriechfestigkeit bei Querschwei\u00dfungen durchgef\u00fchrt werden, zusammen mit einer Analyse aller Ursachen f\u00fcr das Versagen, wie z. B. Kornvergr\u00f6berung und Mikrostrukturprobleme.<\/p>\n
Der Elastizit\u00e4tsmodul ist ein Ma\u00df daf\u00fcr, wie leicht sich Materialien dehnen oder biegen lassen, und wird bestimmt, indem man ihre Spannung durch ihre Dehnung dividiert. Ein Spannungs-Dehnungs-Kurven-Test ist ein unsch\u00e4tzbares Mittel, um diesen Parameter zu ermitteln; kleine, schrittweise Dehnungen werden angewandt und dann in ein Diagramm eingezeichnet, das die Werte des Elastizit\u00e4tsmoduls zeigt - wichtig f\u00fcr die Berechnung der mechanischen Eigenschaften von Materialien!<\/p>\n
Spannungs-\/Dehnungskurven zeigen in der Regel ein lineares Verhalten, was bedeutet, dass Materialien elastisch sind. Dieses Verhalten wird durch das Hooke'sche Gesetz erkl\u00e4rt, das besagt, dass die auf Materialien ausge\u00fcbte Spannung proportional zu ihrer Dehnung sein sollte; der Elastizit\u00e4tsmodul misst diese Korrelation und misst die Spannung geteilt durch die Dehnung.<\/p>\n
Spannungs-Dehnungs-Kurven weisen typischerweise eine Nichtlinearit\u00e4t an einem bestimmten Punkt auf, wenn das Material in den Bereich der plastischen Verformung eingetreten ist, was eine plastische Verformung signalisiert. In diesem Stadium variieren Spannung und Dehnung nicht mehr umgekehrt; stattdessen reagieren sie vorhersehbar auf Spannungen. Die Elastizit\u00e4t des Materials wird durch die Steigung des nichtlinearen Teils der Kurve bestimmt; diese Gleichung gibt ihre Werte an: EDL L0 L L 0\/D L 0\/D<\/p>\n
Die Stahlsorte 91 (EN-Bezeichnung X10CrMoVNb9-1) ist ein legierter 9Cr-1Mo-Stahl mit einem hohen Gehalt an Chrom, Vanadium und Niob, der sich durch eine verbesserte Kriechfestigkeit auszeichnet. Diese 9Cr-1Mo-Stahlsorte wird h\u00e4ufig f\u00fcr Kopfst\u00fccke von Kernkraftwerken sowie f\u00fcr andere Verkleidungs- und Rohrleitungsanwendungen in Kernkraftwerken verwendet und zeichnet sich durch eine hervorragende Best\u00e4ndigkeit gegen Strahlensch\u00e4den sowie Oxidations- und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit bei erh\u00f6hten Temperaturen aus.<\/p>\n
Unterschiedliche Schutzgasschwei\u00dfverbindungen aus P91- und P22-St\u00e4hlen k\u00f6nnen aufgrund der Bildung von ungeh\u00e4rtetem Martensit in der Schwei\u00dfnahtzone eine schwache Kerbschlagz\u00e4higkeit aufweisen, was die Auswahl eines optimalen Temperaturbereichs f\u00fcr das Vorw\u00e4rmen und die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) f\u00fcr erfolgreiche Schwei\u00dfungen erforderlich macht.<\/p>\n
Die PWHT-Temperaturen h\u00e4ngen von der Zusammensetzung und dem prozentualen Anteil von Mangan und Nickel im Stahl ab, insbesondere wenn man den Mn- und Ni-Gehalt ber\u00fccksichtigt; h\u00f6here Anteile senken die kritische Umwandlungstemperatur.<\/p>\n
Es wurden Studien durchgef\u00fchrt, um die Auswirkungen des Gehalts an diffusionsf\u00e4higem Wasserstoff und der W\u00e4rmebehandlungsbedingungen auf das Mikrogef\u00fcge und die mechanischen Eigenschaften von stumpfgeschwei\u00dften Mehrlagen-Schutzgasschwei\u00dfverbindungen der G\u00fcteklasse 91 mit Hilfe der Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie, der Messung von diffusionsf\u00e4higem Wasserstoff mit Quecksilber, der Zugpr\u00fcfung bei Raumtemperatur, der Charpy-Pr\u00fcfung und der energiedispersiven R\u00f6ntgenspektroskopie zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Verwendung von unterkritischer PWHT mit Normalisierungs-\/Verg\u00fctungsbehandlungen ein optimales Mikrogef\u00fcge mit guten Zugeigenschaften und Charpy-Z\u00e4higkeit ergab.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
SI wurde gerufen, um nach einem Brand in einem Kraftwerk zu beurteilen, ob die Hitze irgendwelche sch\u00e4dlichen Auswirkungen auf P91 hatte, und nahm metallurgische Replikate zur Analyse mit, um eine eventuelle Erweichung in den HAZ-Regionen zu beurteilen. Gressler betonte, dass die H\u00e4rte allein nicht \u00fcber die Gesundheit des Materials entscheidet. Eine wirksame Screening-Ma\u00dfnahme w\u00e4re stattdessen die \u00dcberwachung der Kriechdehnung ... <\/p>\n