TY - CONF A1 - Jürgens, Maria A1 - Fedelich, Bernard A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Thermo-mechanical fatigue behavior of P91/P92 N2 - 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. T2 - LCF08 CY - Dresden, Germany DA - 27.06.2017 KW - Near-service testing KW - Power plant KW - Ferritic-martensitic steels KW - P91 KW - P92 KW - Thermo-Mechanical Fatigue PY - 2017 SN - 978-3-9814516-5-8 VL - 2017 SP - 101 EP - 105 PB - DVM CY - Berlin AN - OPUS4-42268 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jürgens, Maria T1 - Ermüdungsverhalten, Lebensdauer und Schädigungsprozesse von P92 unter zyklischen Betriebsbedingungen N2 - 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? T2 - KWT Dresden CY - Dresden, Germany DA - 18.10.2016 KW - LCF KW - P92 KW - TMF PY - 2016 AN - OPUS4-38587 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jürgens, Maria T1 - Betriebsnahe LCF- und TMF-Untersuchungen an ferritsch-martensitischen Chromstählen N2 - Betriebsnahe LCF- und TMF-Untersuchungen an P92, Vorstellung erster Versuchsergebnisse T2 - DVM Arbeitskreis Bauteilverhalten bei thermomechanischer Ermüdung CY - Berlin, Germany DA - 06.04.2017 KW - P92 KW - TMF KW - LCF PY - 2017 AN - OPUS4-39831 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jürgens, Maria T1 - Creep fatigue behavior of P91/P92 N2 - 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. T2 - ECCC 2017 CY - Düsseldorf, Germany DA - 10.09.2017 KW - Near-service testing KW - Power plant KW - Ferritic-martensitic steels KW - P91 KW - P92 KW - Creep-Fatigue PY - 2017 AN - OPUS4-42269 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Jürgens, Maria T1 - Verhalten des hochwarmfesten Stahles P92 unter zyklischen thermo-mechanischen Bedingungen in lastflexiblen Dampfkraftwerken N2 - 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. KW - P92 KW - LCF KW - TMF KW - Energiewende KW - Kriechermüdung KW - Energy transition KW - Creep-fatigue PY - 2020 DO - https://doi.org/10.14279/depositonce-10538 SP - 1 EP - 144 CY - Berlin AN - OPUS4-51571 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -