Zuverlässigkeit und ZfP - Lebensdauerbewertung von Komponenten unter Einbeziehung von Ultraschallprüfungen

Die Lebensdauer von Komponenten in kerntechnischen Anlagen ist im Hinblick auf den sicheren Betrieb ein wichtiges Thema. Probabilistische Ansätze zur Bewertung der Integrität können hierbei quantitative Aussagen hinsichtlich des Einflusses der Streuung der Werkstoffparameter, aber auch der Auffindbarkeit von Rissen auf die Versagenswahrscheinlichkeit von Komponenten. Als Eingangsgrößen dienen Werkstoffkennwerte, wie z.B. die Bruchzähigkeit, und die Größe von Fehlstellen, die über zerstörungsfreie Prüfverfahren, wie z.B. einer Ultraschallprüfung, ermittelt wurden. In verschiedenen Untersuchungen zeigte sich jedoch, dass sowohl die Werkstoffkennwerte als auch die Fehlergrößen-bestimmungen mithilfe von Ultraschallprüfungen an austenitischen Schweißnähten und Mischschweißverbindungen zwischen austenitischen und ferritischen Stahl mit einem statistischen Fehler behaftet sind. Die Datenbasis der relevanten Werkstoff-parameter ist für derartige Schweißverbindung gering. In einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsvorhaben wurden an austenitischen und Mischschweißverbindungen bruchmechanische Werkstoffunter-suchungen durchgeführt und eine Datenbasis für die probabilistische Bewertung zusammengetragen. Zur Einbindung der Ultraschallprüfungen in die probabilistische Lebensdauerbewertung ist es notwendig, die Fehlerauffindwahrscheinlichkeit für bestimmte Messkonfigurationen zu bestimmen. Die Fehlerauffindwahrscheinlichkeit wird in einer POD-Kurve (Probability of Detection) als Funktion der Fehlergröße beschrieben. Zur Erzeugung von realistischen POD-Kurven ist aus einer Vielzahl von Messungen mit verschiedenen Konfigurationen an unterschiedlichen Testkörpern ein statistischer Datensatz entstanden und durch simulierte Daten ergänzt worden. Hieraus konnten POD-Kurven für die untersuchten Werkstoffe und Messkonfigurationen erzeugt werden. Mithilfe der Kennwerte und der POD-Kurven konnte dann für realistische Werkstoffe und Fehlergrößen ein Bewertungsmodell entwickelt werden. Die Ermittlung der POD aus Messdaten und Simulationen wird in einem gesonderten Beitrag dargestellt. In diesem Beitrag wird die Einbindung der POD aus zerstörungs-freien Prüfungen in das Bewertungskonzept erläutert