Die Lebensdauer von Kraftwerkskomponenten ist im Wesentlichen durch thermo-mechanische Wechselbeanspruchungen begrenzt. Neben den durch An- und Abfahrvorgängen entstehenden Beanspruchungen im Low Cycle Fatigue (LCF)-Bereich, treten zusätzlich hochfrequente Beanspruchungen im High Cycle Fatigue (HCF)- bzw. im Very High Cycle Fatigue (VHCF)-Bereich auf, die durch thermische Wechselbeanspruchungen und fluiddynamische Prozesse und Vermischung von kaltem und heißem Wasser in austenitischen Rohrleitungssystemen induziert werden.

Schematische Darstellung des Wöhlerdiagramms mit Unterteilung in den LCF-, HCF- und VHCF-Bereich sowie Temperaturverlauf einer Rohrleitung mit sieben Temperatur-messstellen.

Ziel des Vorhabens ist es, das Ermüdungsverhalten sowie ermüdungsbedingte Mikrostrukturveränderungen metastabiler austenitischer Cr-Ni-Stähle infolge zyklischer Beanspruchung bei erhöhten betriebsrelevanten Temperaturen ≤ 300 °C im HCF- und VHCF-Bereich zu charakterisieren. Hierbei gilt es zu klären, welche Auswirkungen eine verformungsinduzierte Martensitbildung bei erhöhten Temperaturen auf das Wechselverformungsverhalten und die einhergehende Lebensdauer hat. Die Ermüdungsversuche im HCF- und VHCF-Bereich (NG = 5•10⁸ Lastwechseln) werden an servo-hydraulischen Prüfmaschinen mit einer Versuchsfrequenz von bis zu 1 kHz realisiert. Zusätzlich wird ein auf elektromagnetischer Ultraschall-Anregung basierendes Prüfkonzept entwickelt (IZFP in Saarbrücken) und bei den Ermüdungsversuchen im HCF- und VHCF-Bereich (WKK in Kaiserslautern) implementiert.