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  • A 130: AVIF Forschung
    C bzw 750 C Zeitstandfestigkeiten von 185 MPa bzw 121 MPa bei 10 000 h und 119 MPa bzw 69 MPa bei 100 000 h erreicht werden Die Zeitstandfestigkeit auch hinsichtlich des Streubandes wurde durch gezielte Auswertungen vorliegender Daten und umfangreiche langzeitige Zeitstandversuche an aus Kesselrohren bzw dickwandigen Rohren entnommenen Proben nach gewiesen Die Verarbeitbarkeit wurde durch Herstellung und Untersuchung von Kesselrohren Glattrohren und Biegungen verschiedener Radien und dickwandigen Rohren Geradrohre und Induktivbögen nachgewiesen Besonderer Augenmerk lag auf der Qualifizierung von Schweißverbindungen Für die Kesselrohre wurden dabei das WIG Verfahren für dickwandige Rohre E Hand und UP Verfahren eingesetzt Untersuchungen zur Optimierung von Schweißzusätzen ergaben die Notwendigkeit die chemische Zusammensetzung innerhalb der vorgesehenen Spezifikationen gezielt einzu stellen Mit derart optimierten Schweißzusätzen und Schweißverfahren wurden die Schweißungen durchgeführt Mechanisch technologische Untersuchungen der Schweißverbindungen führ ten zu im Hinblick auf die zu verwendenden Regelwerke ausreichenden Kennwerten für Festigkeit Verformungsfähigkeit und Kerbschlag Zähigkeit Bei den Zeitstandversuchen an Schweißverbindungen wurden mit Ausnahme einer UP Verbindung Ergebnisse erzielt die nur knapp unter dem Mittelwert des Grundwerkstoffs mit eingeschränkter Analyse liegen Die Brüche lagen überwiegend im Schweißgut Bei der untersuchten UP Verbindung wurde ein zu niedriger Aluminium Gehalt im Schweißgut verursacht durch zu hohen Abbrand als Ursache für den im Isostress Versuch nachgewiesenen Abfall der Zeitstandfestigkeit identifiziert Zur Verbesserung der Kriechfestigkeit wurde eine weitere Verbindung mit optimierten Verfahren und kleinerem Elektrodendurchmesser geschweißt Diese zeigte einen deutlich höheren Al Gehalt im Schweißgut as welded Isostress Versuche mit dieser Verbindung sind derzeit noch im Gang Unter Abwägung der Gesichtspunkte wie Effizienz des Korrosionsschutzes Verfügbarkeit eines für 12 m lange Kesselrohre geeigneten Herstellungsverfahrens mit entsprechender Wirtschaftlichkeit erwies sich eine Auftragsschweißung als aussichtsreichste Variante Zwei Nickelbasis Auftragsschweißgüter mit unterschiedlichen Nickel bzw Chromgehalten wurden untersucht Beide zeigten in den Auslagerungsversuchen eine deutliche Verringerung der Oxidschichtdicke Die mit dem 35 Chrom und 45 Nickel enthaltenden Schweißgut auftragsgeschweißten Proben lagen dabei ein etwas besseres Verhalten Bezüglich der Zeitstandfestigkeit und im Biegeversuch zeigte das Auftragsschweißgut mit 63 Nickel und 28 Chrom bessere Eigenschaften die Zeitstandfestigkeit des Grundwerkstoffs bzw der Schweißverbindungen wird fast er reicht so dass diesem Schweißgut der Vorzug zu geben wäre Es bleibt jedoch darauf hinzuweisen dass bei beiden Schweißgütern nach den Zeitstandversuchen Risse im Auftragsschweißgut bis in den Bereich des Grundwerkstoffes auftraten so dass im Falle größerer Kriech Verformungen anzunehmen ist dass ein langzeitiger Korrosionsschutz gefährdet ist Die Ergebnisse insgesamt wie auch die Ergebnisse aus dem Betriebsversuch deuten jedoch darauf hin dass ein Korrosionsschutz für Kesselrohre aus Alloy 617 nicht unbedingt vorgesehen werden muss Im Hinblick auf die Beurteilung des Werkstoffzustands bzw Schädigungszustands ist die Kenntnis über die Änderungen der Gefügestruktur von Bedeutung Grundwerkstoff und im Zeitstandversuch beanspruchte Werkstoffzustände wurden deshalb bezüglich ihres Ausscheidungszustandes mittels Licht und Elektonenmikroskopie untersucht Eine Untersuchung von kriechbeanspruchten gebrochenen Proben zeigte dass ein Schädigungsmechanismus über Kriechporenbildung vorliegt und deswegen der Nachweis von Zeitstandschäden an Bauteilen aus Nickelbasislegierungen prinzipiell mit der bekannten Gefügeabdrucktechnik möglich ist Aufgrund der komplexen Ausscheidungskinetik dieses Werkstoffs besteht jedoch das Problem bei der Anwendung von Ätzmitteln Es muss geklärt und nachgewiesen werden dass

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  • A 152: AVIF Forschung
    kann für inelastische Finite Elemente Rechnungen genutzt werden so dass neben der bereits möglichen Spannungs und Verformungsrechnung von Bauteilen auch die lokale Schädigung und deren Rückwirkung auf das Zeitstandverhalten dargestellt werden kann Zentrales Ziel des Vorhabens war die Ermittlung des zeitlichen Ablaufs der Schädigung infolge Kriechbeanspruchung in modernen 9 Chromstählen unter praxisübertragbaren Bedingungen Da die reine betriebliche Beobachtung allein hierfür keine ausreichende Basis bildet ist die Durchführung von experimentellen Untersuchungen unabdingbar Da das Schädigungsverhalten unter Kriechbeanspruchung nicht oder nur unzureichend durch Versuche mit erhöhten Spannungen und Temperaturen ermittelt werden kann müssen die Versuche unter Bedingungen durchgeführt werden die praxisnahen Beanspruchungsbedingungen und dem sich daraus ergebenden Schädigungsablauf nahe kommen und eine Umsetzung in Methoden der Überwachung von Bauteilen ermöglichen Aus diesem Grund wurden langzeitige Zeitstandversuche an mehrachsig beanspruchten Proben durchgeführt Die Mehrachsigkeit der Beanspruchung reduziert das Verformungsvermögen des Werkstoffs und ermöglicht daher die Beobachtung der Kriechporenbildung auch bei verhältnismäßig kurzen Beanspruchungszeiten Diese Vorgehensweise hat sich im vorlaufenden Vorhaben am Werkstoff 14MoV6 3 bewährt Im vorliegenden Vorhaben wurden Versuche an den Werkstoffen P91 und E911 bei unterschiedlichen Mehrachsigkeitsgraden und Belastungshöhen jedoch bei einer orientiert am maximal möglichen Einsatzbereich Temperatur durchgeführt Der Schwerpunkt der Untersuchungen wurde auf den Bereich langzeitiger Beanspruchung bei möglichst geringer Kriechverformung gelegt um die für die Praxis wichtige Interaktion zwischen dem Beanspruchungszustand der Zeit und der sich entwickelnden Dehnung auf die Schädigung und Lebensdauerverbrauch zu ermitteln Da über der Wanddicke einer einzelnen Probe unterschiedliche Mehrachsigkeitsverhältnisse vorliegen lieferte jede Probe i d R drei Ergebnispunkte Über die Erstellung und Implementierung eines chargennahen Kriechgesetzes wurden die Spannungen und Verformungen in der Probenwand über eine inelastische FE Analyse ermittelt Diese wurde anhand der gemessenen Kriechverformungen verifiziert Zur Ermittlung der Schädigung bzw deren Ablauf wurden lichtoptische Verfahren im mm Bereich eingesetzt um einen direkten Bezug zu den in der Praxis eingesetzten Methoden Replikatechnik

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  • A 157: AVIF Forschung
    Bauteils Feder Nach jedem Technologieschritt wurde die weitergehende Prozesskette den bereits gewonnenen Erkenntnissen angepasst und somit die gesamte Prozesskette optimiert Ergebnisse Das Ziel die Festigkeit der Federstahldrähte ohne Zähigkeitseinbußen zu erhöhen wurde erreicht Einfluss der Legierung Durch den Einsatz eines mit Niob mikrolegierten Stahles bei konventioneller Technologie wurde die Festigkeit des kaltgezogenen Drahtes um etwa 100 MPa gesteigert Die Festigkeitssteigerung wird zum einen durch die mischkristallverfestigende Wirkung des erhöhten Siliziumgehaltes und durch die ausscheidungshärtende Wirkung der Niob und Vanadiumausscheidungen erreicht Der zweite neue Werkstoff mit erhöhtem Chrom und Siliziumgehalt erreicht zwar eine noch größere Festigkeitssteigerung ist aber nach konventioneller Technologie nicht herstellbar da sich bei der Abkühlung vereinzelt Martensitinseln bilden deren Zähigkeit sehr gering ist Ursache dafür ist ein verändertes Umwandlungsverhalten durch den erhöhten Chromanteil Die Perlitnase verschiebt sich zu längeren Zeiten so dass bei verzögerter Luftabkühlung eine Bildung von Martensit an einzelnen Stellen nicht ausgeschlossen werden kann Eine nachfolgende Kaltumformung durch Ziehen führt auch bei sehr geringen Martensitanteilen an diesen Stellen zum Reißen des Drahtes Einfluss der Herstellungstechnologie Durch den Einsatz einer Direktpatentierung aus der Walzhitze kann dieses Problem gelöst werden Es erfolgt eine isotherme vollständige ferritisch perlitische Umwandlung Eine weitere Abkühlung unter die Martensitlinie kann nicht zur Martensitbildung führen da der gesamte Austenit bereits umgewandelt ist Die Anwendung der Direktpatentierung führt bei allen untersuchten Werkstoffen zu einer deutlichen Steigerung der Festigkeit Die besten Ergebnisse erreicht dabei der konventionell nicht einsetzbare Werkstoff mit erhöhtem Chrom und Siliziumgehalt mit einer Erhöhung der Zugfestigkeit von 240 MPa gegenüber dem Basisstahl nach konventioneller Erzeugung Die Zähigkeit lag mit Ausnahme des o g Falles bei allen untersuchten Werkstoff Technologie Kombinationen deutlich über der in der Norm geforderten Brucheinschnürung von mindestens 45 Gefügeaufbau Neben der Bestimmung der mechanischen Kennwerte erfolgten nach jedem Technologieschritt umfangreiche lichtmikroskopische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen die den Einfluss der veränderten chemischen Zusammensetzung und der verschiedenen Technologien auf die Gefügestruktur verdeutlichen und zur Optimierung der technologischen Parameter verwendet wurden Je feiner die erreichte ferritisch perlitische Gefügestruktur ist desto günstiger wird das Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit Die Anwendung der Direktpatentierung führt aufgrund der hohen Abkühlgeschwindigkeit bis zum Beginn der isothermen Umwandlung im Bleibad zu verringerte Perlitlamellenabständen Besonders wirksam ist dieser Effekt wenn sich im Werkstoff viele fein verteilte Ausscheidungen befinden die eine Vergröberung der Gefügebestandteile verhindern Während der Warmumformung fein ausgeschiedene Karbonitride der Mikrolegierungselemente Vanadium und besonders Niob bremsen das Kornwachstum erheblich Die Ausscheidungen der Mikrolegierungselemente sind umso wirksamer je kleiner und feindisperser sie sind Entscheidend für die erreichbare Endfestigkeit nach der Kaltumformung ist bei gleichem Kaltumformgrad die Ausgangsfestigkeit nach der Warmformgebung Die absoluten Festigkeitserhöhungen innerhalb der Kaltumformstufen sind bei allen Werkstoffen und Technologien nahezu konstant Eine Optimierung der Technologie musste also innerhalb der Warmumformung erfolgen Dabei sind sowohl die Erwärmung Lösungszustand Kornwachstum die Umformung Verfestigung Rekristallisation verformungsinduzierte Ausscheidungen als auch die Abkühlung stat Rekristallisation Kornwachstum Umwandlungsverhalten werkstoffgerecht aufeinander abgestimmt und optimiert worden Besonders bei den mikrolegierten Werkstoffen wurde das Potential noch nicht ausgeschöpft so dass hier hinsichtlich des Lösungszustandes eine weitere Optimierung der mechanischen Kennwerte möglich ist Aus den im Rahmen

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  • A 167: AVIF Forschung
    der Fall für Titan Gehalte von 10 ppm und darunter so dass neben dem Studium der Ti Karbonitride immer die oxidische Reinheit beachtet werden muss Die Reinheitsbestimmung nach DIN 50602 berücksichtigt nicht die Karbonitride Deshalb wurden bei diesen Bestimmungen auch die Titankabonitride der Größe und Anzahl nach bestimmt Schwerpunkt war die licht und rasterelektronenmikroskopische REM EDXS Charakterisierung der Ti Karbonitride Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen In den Stranggussvarianten vergleichbares Blockformat liegt die maximale Größe der Ti C N Einschlusse unter 10 Mikrometer in drei Chargen sogar unter 6 Mikrometer Ein Ti Gehalt von 15 ppm führt in Strangguss zu mehr und etwas größeren Ti C N Einschlüssen bis 12 Mikrometer Im Blockguss geringere Abkühlgeschwindigkeit als im Strangguss werden auch bei einem Ti Gehalt von nur 9 ppm Ti C N Einschlüsse 10 Mikrometer festgestellt Die Größe der Ti C N Einschlüsse wird sowohl von der Abkühlgeschwindigkeit beim Erstarren als auch von dem Ti Gehalt wesentlich bestimmt Die untersuchten Varianten unterschieden sich in der Reinheit nach DIN 50602 Im Rahmen dieser Untersuchungen konnte kein Einfluss zwischen Vorblockstrangguss und direktem Strangguss beobachtet werden Die Ermüdungsversuche zum Nachweis der Einschlüsse auf die Ermüdungseigenschaften erfolgten an bainitisierten Proben im Zugschwellbereich Frequenz 20Hz R 0 1 auf einer servohydraulischen Prüfmaschine sowie einer Resonanzermüdungsapparatur mit folgenden Ergebnissen In normalem Strangguss mit Ti Gehalten unter 10 ppm erfolgt die Rissinitiierung an oxidischen Einschlüssen und nur in Einzelfällen an Ti C N In der Variante mit höchster Reinheit aber etwas erhöhtem Ti Gehalt dominieren Ti C N Größe 6 12 Mikrometer Diese Variante zeigt die besten Ermüdungseigenschaften Die Wirkung von 10 Mikrometer großen Karbonitriden entspricht etwa 20 jMikrometer großen globularen Oxiden In Blockgussmaterial tritt neben Rissauslösung an Oxiden auch der Einfluss der vergleichsweise großen Ti C N Teilchen 18 21 Mikrometer hervor Im Teil 2 des Projektes wurde der Einfluss der Schmelz und Gießparameter auf die Ti C N Bildung an zwei LD Konverter Chargen die sich im Kokillenformat 240 mm vierkant und 150mm vierkant unterschieden untersucht Der Einfluss von Überhitzungstemperatur elektromagnetischem Rühren Geschwindigkeit und reduzierter Sekundärkühlung auf die Ti C N Bildung sollte verfolgt werden Die Variation der Überhitzungstemperatur von 4 c war zu gering um Effekte nachweisen zu können Aufwändige lichtmikroskopische Untersuchungen an polierten Längsschliffen kombiniert mit REM EDXS ergaben folgende Resultate Das Kokillenformat und damit die Abkühlgeschwindigkeit beim Erstarren beeinflusst die Größenverteilung der Ti C N Teilchen entscheidend Der Einfluss der Erhöhung der Gießgeschwindigkeit von 2 5 m min auf 3 6 m min kleines Blockformat konnten nicht nachgewiesen werden Dagegen führte eine Reduzierung der Sekundärkühlung Reduzierung der Abkühlgeschwindigkeit zur Bildung größerer Ti Karbonitride Die Ermüdungsversuche Zugschwellversuche wurden analog zu Teil 1 des Projektes durchgeführt Sie konzentrieren sich auf die Normalvarianten und die Varianten komplett ohne Rühren für beide Blockformate Die Ergebnisse entsprachen der besten Charge aus Teil 1 mit höchster Reinheit Nur die Normalvariante C2 mit kleinem Blockformat fiel etwas ab Ursache dafür war ein etwas schlechterer KO oxid Wert von 0 6 im Vergleich zu den anderen Zuständen Die guten

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    Dampfkesselbau mehr A 190 Untersuchungen zum Wasserstoffeinfluss auf im Kompressorbau eingesetzte Werkstoffe mehr A 215 Werkstoffqualifizierung für das 700 720 C Kraftwerk mehr A 228 Neue Werkstoffe und angepasste Prozessketten für höherfeste Stahlwerkstoffe in geschmiedeten Strukturbauteilen mehr A 238 Untersuchung der zeitabhängigen Festigkeits und Verformungseigenschaften von Überhitzerrohrwerkstoffen nach Kaltverformung mehr A 246 Ermüdungsverhalten artverschiedener Stähle und einer Mischverbindung unter Einwirkung von Druckwasserstoff mehr A 256 Untersuchung der Einflüsse der Verfahrenstechnologie

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    des Anlassens auf Bauteil und Bearbeitungseigenschaften randschichtgehärteter Gefüge mehr A 105 Einfluss der Mehrachsigkeit auf die Kriechporenbildung und die zeitliche Schädigungsentwicklung bei typischen Kraftwerksbaustählen mehr A 107 Lebensdauer und Ablegereifeerkennung von Drahtseilen unter Zugschwellbeanspruchung mehr A 111 Kriech und Relaxationsverhalten von 9 10 Cr Rohrleitungsflanschen mehr A 112 Optimierung eines Konzeptes zur Modellierung des Kriech bzw Schädigungsverhaltens von Bauteilen aus warmfesten CrMoV Stählen mehr A 115 Schwingfestigkeitsuntersuchungen an einzelnen Tellerfedern

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    der Langzeiteigenschaften von Schweißverbindungen moderner Stähle für den Einsatz in Dampferzeugern im Bereich bis 620 C mehr A 130 Neue Rohrwerkstoffe für Dampferzeugung mit Wirkungsgraden über 50 MARCKO DE 2 mehr A 131 Betriebsfestigkeit von Karosseriestählen mehr A 134 Einfluss des Anlassens auf Bauteil und Bearbeitungseigenschaften einsatzgehärteter Bauteile mehr A 135 Beschreibung des Verformungs und Festigkeitsverhaltens von Komponenten im Kriechbereich unter instationärer Beanspruchung mehr A 136 Probenvereinheitlichung im Dünnblechbereich für

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    des langzeitigen Werkstoffverhaltens bei bauteilrelevanten Belastungskombinationen aus niederzyklischen Zugschwell und hochzyklischer Wechselverformung unter Berücksichtigung der Kerbwirkung mehr A 146 Eigenspannungseinfluss auf die Zahnfußtragfähigkeit kleinmoduliger Zahnräder mehr A 151 Erhöhte Rationalisierungseffekte im Schiffskörperbau durch Laserstrahlschweißen teilangeschlossener T Stöße mehr A 152 Charakterisierung der Schädigungsentwicklung zur Lebensdauerbewertung von Rohrleitungskomponenten aus den neuen 9 Chromstählen mehr A 154 Ingenieurmäßige Berechnungsverfahren zur Lebensdauerabschätzung von geschweißten Dünnblechverbindungen mehr A 155 Ergänzende Schwingfestigkeitsuntersuchungen an einzelnen Tellerfedern

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