Dokument-ID Dokumenttyp Autoren/innen Persönliche Herausgeber/innen Haupttitel Abstract Auflage Verlagsort Verlag Herausgeber (Institution) Erscheinungsjahr Titel des übergeordneten Werkes Jahrgang/Band ISBN Veranstaltung Veranstaltungsort Beginndatum der Veranstaltung Enddatum der Veranstaltung Ausgabe/Heft Erste Seite Letzte Seite URN DOI Lizenz Datum der Freischaltung OPUS4-56423 Zeitschriftenartikel Sonntag, Nadja; Jürgens, Maria; Skrotzki, Birgit; Olbricht, Jürgen Creep-fatigue of P92 in service-like tests with combined stress- and strain-controlled dwell times Complex service-like relaxation- and creep-fatigue tests with strain- and stress-controlled dwells and fatigue cycle durations of approx. 2200 s were performed exemplarily on a grade P92 steel at 620 ◦C in this study. The results indicate deviations in the prevailing creep mechanisms of long-term relaxation and creep dwells, affecting subsequent dwells, load shifts, and the macroscopic softening behavior quite differently. In addition, fracture surfaces and longitudinal metallographic sections reveal intergranular crack growth for complex loading with stress-controlled dwells, whereas complex strain-controlled tests enhance oxidation and transgranular crack propagation. These findings substantiate the limited transferability of relaxation-fatigue to creep-fatigue conditions. Elsevier Ltd. 2023 International Journal of Fatigue 168 1 12 urn:nbn:de:kobv:b43-564239 10.1016/j.ijfatigue.2022.107381 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de 2022-11-30 OPUS4-50051 Beitrag zu einem Tagungsband Jürgens, Maria; Sonntag, Nadja; Olbricht, Jürgen; Skrotzki, Birgit Cyclic operation performance of 9-12% Cr ferritic-martensitic steels part 1: Cyclic mechanical behavior under fatigue and creep-fatigue loading The current competitive situation on electricity markets forces power plants into cyclic operation regimes with frequent load shifts and starts/shutdowns. In the present work, the cyclic mechanical behavior of ferritic-martensitic 9-12 % Cr steels under isothermal and thermomechanical loading was investigated for the example of grade P92 material. A continuous softening was observed under all loading conditions. The introduction of hold periods to the applied cycles reduced material lifetime, with most prominent effects at technologically relevant small strain levels. The microstructural characterization reveals a coarsening of the original "martensitic" lath-type microstructure to a structure with polygonal subgrains and reduced dislocation density. The microstructural data forms the input for a physically-based modelling approach, both of which are presented in "Part 2: Microstructural Evolution during Cyclic Loading and its Representation in a Physically-based Micromechanical Model". Stuttgart MPA (Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart) 2019 Fit for Future - Advanced Manufacturing Technologies, Materials and Lifetime - Proceedings of the 45th MPA-Seminar 45. MPA-Seminar Leinfelden-Echterdingen, Germany 01.10.2019 02.10.2019 75 79 2020-01-17 OPUS4-35613 Posterpräsentation Jürgens, Maria; Olbricht, Jürgen; Fedelich, Bernard; Skrotzki, Birgit FLEXIKON - Teil 2: Ermüdungsverhalten, Schädigungsentwicklung und Lebensdauer von 9-12% Cr-Stählen im zyklischen Kraftwerksbetrieb Schnelle Lastwechsel führen v.a. in dickwandigen Kraftwerksbauteilen zu starken thermischen und mechanischen Beanspruchungen, da sich hohe Temperaturgradienten über der Wand des Bauteils einstellen. Es ergeben sich komplexe Lastkollektive aus zeitlich veränderlichen Spannungen/Dehnungen und Temperaturen, die formal einer Kombination aus Kriechbeanspruchung, Kriechermüdung und thermomechanischer Ermüdung (TMF) entsprechen. 2015 47. Kraftwerkstechnisches Kolloquium Dresden 13.10.2015 14.10.2015 2016-03-31 OPUS4-47390 Zeitschriftenartikel Jürgens, Maria; Olbricht, Jürgen; Fedelich, Bernard; Skrotzki, Birgit Low Cycle Fatigue and Relaxation Performance of Ferritic-Martensitic Grade P92 Steel Due to their excellent creep resistance and good oxidation resistance, 9-12% Cr ferritic-martensitic stainless steels are widely used as high temperature construction materials in power plants. However, the mutual combination of different loadings (e.g., creep and fatigue), due to a "flexible" operation of power plants, may seriously reduce the lifetimes of the respective components. In the present study, low cycle fatigue (LCF) and relaxation fatigue (RF) tests performed on grade P92 helped to understand the behavior of ferritic-martensitic steels under a combined loading. The softening and lifetime behavior strongly depend on the temperature and total strain range. Especially at small strain amplitudes, the lifetime is seriously reduced when adding a hold time which indicates the importance of considering technically relevant small strains. MDPI 2019 Metals 9 1 99, 1 25 urn:nbn:de:kobv:b43-473905 10.3390/met9010099 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de 2019-02-18 OPUS4-38587 Posterpräsentation Jürgens, Maria Ermüdungsverhalten, Lebensdauer und Schädigungsprozesse von P92 unter zyklischen Betriebsbedingungen Schnelle Lastwechsel mit hohen Temperaturgradienten führen zu thermischen und mechanischen Beanspruchungen v.a. in dickwandigen Bauteilen. Daraus ergibt sich ein komplexes Lastkollektiv, bei dem der Werkstoff sowohl durch Kriechermüdung als auch durch thermomechanische Ermüdung (TMF) geschädigt wird. Welche Auswirkungen hat eine gleichzeitige Änderung von Temperatur, mechanischer Beanspruchung und Arbeitsmedium auf die Schädigungsprozesse? 2016 KWT Dresden Dresden, Germany 18.10.2016 2016-12-08 OPUS4-51571 Dissertation Jürgens, Maria Verhalten des hochwarmfesten Stahles P92 unter zyklischen thermo-mechanischen Bedingungen in lastflexiblen Dampfkraftwerken Die Erzeugung von Erneuerbaren Energien unterliegt starken Schwankungen, die von konventionellen Kraftwerken ausgeglichen werden müssen, um das Stromnetz stabil zu halten. Für die konventionellen Kraftwerke bedeutet dies eine zunehmend zyklische Fahrweise, die zu häufigeren Last- und Temperaturwechseln führt. Von den eingesetzten Werkstoffen fehlen Daten zum Verhalten unter zyklischer Fahrweise. Ziel dieser Arbeit ist es daher, für P92, einen als Rohrleitungswerkstoff eingesetzten hochwarmfesten Stahl, zu untersuchen, welche Auswirkungen zyklische Fahrweisen auf die Schädigungsprozesse und Lebensdauern haben. Da durch den zyklischen Betrieb eine verstärkte Schädigung durch Ermüdungsprozesse zu erwarten ist, wurden dehnungskontrollierte isotherme (LCF) und nicht-isotherme (TMF) Ermüdungsversuche mit und ohne Haltezeit bei verschiedenen Temperaturen bzw. Temperaturintervallen durchgeführt. Mit den Haltezeitversuchen soll dabei das Kriech-Ermüdungs-Verhalten untersucht werden. Bei den TMF-Versuchen wurde zusätzlich die Temperaturrate variiert, um näher an den realen Lastwechselgeschwindigkeiten zu prüfen. Schließlich wurden auf Basis der durchgeführten LCF- und TMF-Versuche betriebsnahe Versuchsprozeduren entwickelt, um unterschiedliche Betriebsmodi in einem Versuch abzubilden. Die durchgeführten mechanischen Versuche stellen eine umfangreiche Basis zu Ermüdungsdaten an P92 dar. Neben der Abhängigkeit der Lebensdauer von Temperatur, Temperaturintervall und -rate, sowie Dehnung und Haltezeit, konnte auch das Entfestigungsverhalten genauer charakterisiert werden. Sowohl Haltezeiten als auch das Reduzieren der Temperaturrate können die Lebensdauer erheblich verringern. Dabei kommt es gerade bei vermeintlich kleinen Dehnungen, bei denen die Streckgrenze nur leicht überschritten wird, zu einer Lebensdauerreduzierung. Haltezeiten verstärken zudem die zyklische Entfestigung. Die fraktographische Analyse der Proben hat ergeben, dass es keinen direkten Zusammenhang zwischen der Entfestigung und der Bildung von Nebenrissen gibt. Stattdessen zeigen EBSD- und TEM-Untersuchungen, dass es zur Bildung einer Subkornstruktur kommt und die Entfestigung auf dem Verschwinden von Kleinwinkelkorngrenzen beruht. Während bei den LCF-Proben eine reine Ermüdungsschädigung vorliegt, konnte bei einigen TMF-Proben eine kriechdominierende Schädigung nachgewiesen werden. Die betriebsnahen Zyklen zeigen, dass sich mit den durchgeführten Versuchen das reale Betriebsverhalten gut abschätzen lässt. Da es jedoch auch Parameterkombinationen gibt, bei denen keine Änderung des Entfestigungs- und Lebensdauerverhaltens auftritt, sollte genau bekannt sein, welche Belastungen in einem Bauteil auftreten. Berlin 2020 1 144 10.14279/depositonce-10538 2020-11-19 OPUS4-39831 Vortrag Jürgens, Maria Betriebsnahe LCF- und TMF-Untersuchungen an ferritsch-martensitischen Chromstählen Betriebsnahe LCF- und TMF-Untersuchungen an P92, Vorstellung erster Versuchsergebnisse 2017 DVM Arbeitskreis Bauteilverhalten bei thermomechanischer Ermüdung Berlin, Germany 06.04.2017 07.04.2017 2017-04-12 OPUS4-42267 Vortrag Jürgens, Maria Thermo-Mechanical Fatigue Behavior of P92 In the present contribution, the thermo-mechanical fatigue and creep-fatigue behavior of two different 9% Cr steel grades (P91 and P92) was investigated. Standard LCF/TMF-tests as well as near-service loading tests with different hold times have been carried out to study the material behavior of the new loading scenarios. Microstructural investigations help to identify the observed deformation characteristics (like e.g. pronounced softening) and the dominating damage mechanisms under different loads. The test programme is complemented by selected tests on service-aged material which demonstrate possible reactions of older components in existing plants to changes in operation profiles. In a next step, the experimental results will be used for parameter identification of a deformation and lifetime model to predict the material behavior. 2017 LCF08 Dresden, Germany 27.06.2017 29.06.2017 2017-10-04 OPUS4-42268 Beitrag zu einem Tagungsband Jürgens, Maria Thermo-mechanical fatigue behavior of P91/P92 9-12% Cr ferritic-martensitic stainless steels are widely used as high temperature construction materials in power plants due to their excellent creep resistance and good oxidation resistance. Creep resistance is considered as the primary parameter in material selection for base-load power plants, but the growing share of renewable energy sources in power generation forces many installations into more "flexible" operation with frequent load reductions and shutdowns. Under cyclic operation of power plants, temperature gradients occur especially in thick-walled components. Locally, these gradients lead to complex time- and temperature-dependent loading scenarios which may result in superimposed creep deformation/damage, creep-fatigue and thermo-mechanical fatigue. The combination of different damage processes may seriously reduce the lifetimes of respective components. A fundamental understanding of the damage evolution in ferritic-martensitic steels under combined static and cyclic loading is therefore required. In the present contribution, the thermo-mechanical fatigue and creep-fatigue behavior of two different 9% Cr steel grades (P91 and P92) was investigated. Standard LCF/TMF-tests as well as near-service loading tests with different hold times have been carried out to study the material behavior of the new loading scenarios. Microstructural investigations help to identify the observed deformation characteristics (like e.g. pronounced softening) and the dominating damage mechanisms under different loads. The test programme is complemented by selected tests on service-aged material which demonstrate possible reactions of older components in existing plants to changes in operation profiles. In a next step, the experimental results will be used for parameter identification of a deformation and lifetime model to predict the material behavior. Berlin DVM 2017 LCF8 2017 978-3-9814516-5-8 LCF08 Dresden, Germany 27.06.2017 29.06.2017 101 105 2017-10-04 OPUS4-42269 Vortrag Jürgens, Maria Creep fatigue behavior of P91/P92 9-12% Cr ferritic-martensitic stainless steels are widely used as high temperature construction materials in power plants due to their excellent creep resistance and good oxidation resistance. Creep resistance is considered as the primary parameter in material selection for base-load power plants, but the growing share of renewable energy sources in power generation forces many installations into more "flexible" operation with frequent load reductions and shutdowns. Under cyclic operation of power plants, temperature gradients occur especially in thick-walled components. Locally, these gradients lead to complex time- and temperature-dependent loading scenarios which may result in superimposed creep deformation/damage, creep-fatigue and thermo-mechanical fatigue. The combination of different damage processes may seriously reduce the lifetimes of respective components. A fundamental understanding of the damage evolution in ferritic-martensitic steels under combined static and cyclic loading is therefore required. In the present contribution, the creep-fatigue behavior of two different 9% Cr steel grades (P91 and P92) was investigated. Standard creep-tests as well as LCF/TMF tests with hold time have been carried out to study the material behavior of the new loading scenarios. Microstructural investigations help to identify the observed deformation characteristics and the dominating damage mechanisms under different loads. The test programme is complemented by cyclic creep-tests (temperature change) and creep-tests under atmospheres. In a next step, the experimental results will be used for parameter identification of a deformation and lifetime model to predict the material behavior. 2017 ECCC 2017 Düsseldorf, Germany 10.09.2017 14.09.2017 2017-10-04 OPUS4-42270 Beitrag zu einem Tagungsband Jürgens, Maria Skrotzki, Birgit; Jürgen, Olbricht Creep fatigue behavior of P91/P92 9-12% Cr ferritic-martensitic stainless steels are widely used as high temperature construction materials in power plants due to their excellent creep resistance and good oxidation resistance. Creep resistance is considered as the primary parameter in material selection for base-load power plants, but the growing share of renewable energy sources in power generation forces many installations into more "flexible" operation with frequent load reductions and shutdowns. Under cyclic operation of power plants, temperature gradients occur especially in thick-walled components. Locally, these gradients lead to complex time- and temperature-dependent loading scenarios which may result in superimposed creep deformation/damage, creep-fatigue and thermo-mechanical fatigue. The combination of different damage processes may seriously reduce the lifetimes of respective components. A fundamental understanding of the damage evolution in ferritic-martensitic steels under combined static and cyclic loading is therefore required. In the present contribution, the creep-fatigue behavior of two different 9% Cr steel grades (P91 and P92) was investigated. Standard creep-tests as well as LCF/TMF tests with hold time have been carried out to study the material behavior of the new loading scenarios. Microstructural investigations help to identify the observed deformation characteristics and the dominating damage mechanisms under different loads. The test programme is complemented by cyclic creep-tests (temperature change) and creep-tests under atmospheres. In a next step, the experimental results will be used for parameter identification of a deformation and lifetime model to predict the material behavior. 2017 ECCC 2017 978-3-514-00832-8 ECCC 2017 Düsseldorf, Germany 10.09.2017 14.09.2017 1 5 2017-10-04 OPUS4-42272 Vortrag Jürgens, Maria Ermüdungsverhalten des warmfesten Stahls P92 Hochwarmfeste ferritisch-martensitische Stähle mit 9-12 Gew.-% Chromgehalt werden wegen ihrer hohen Kriechfestigkeit und ihres gleichzeitig guten Oxidationswiderstands erfolgreich als Konstruktionswerkstoff für Hochtemperaturbauteile in Kraftwerken eingesetzt. Die zunehmend zyklische Fahrweise konventioneller Kraftwerke im lastflexiblen Betrieb führt zu häufigen Last- und Temperaturwechseln, die von den Bauteilen sicher ertragen werden müssen. Schnelle Lastwechsel verursachen vor allem in dickwandigen Bauteilen erhebliche thermische und mechanische Beanspruchungen. Während unter stationären Betriebs¬bedingungen der Lebensdauerverbrauch von der Werkstoffschädigung durch Kriechen dominiert wurde, verstärkt sich im zyklischen Betrieb die Schädigung durch Ermüdungsprozesse. In der hier vorgestellten Arbeit wird am Beispiel des ferritisch-martensitischen Stahls P92 untersucht, welche Auswirkungen zyklische Fahrweisen auf die Schädigungsprozesse und Lebensdauern dieser Stähle haben. Das Versuchsprogramm kombiniert deshalb Standardtests mit betriebsnahen mechanischen Versuchen unter überlagerter Kriech-, Ermüdungs- und Temperaturwechselbeanspruchung. Diese werden im vorliegenden Beitrag anhand erster Versuchsergebnisse vorgestellt. Ziel der Arbeiten ist, die auftretenden mechanischen Effekte darzustellen und die zugrunde liegenden Schadensmechanismen durch umfangreiche mikroanalytische/fraktographische Nachuntersuchungen des Probenmaterials zu identifizieren. 2017 DGM-AK-Sitzung Mechanisches Verhalten bei hoher Temperatur Berlin, Germany 20.09.2017 2017-10-04