Anwendung von Ultraschall- und mikromagnetischen Verfahren zur Ermittlung von Zeitstandschaedigung Schlussbericht

The objective of the project was to evaluate creep induced material degradation by nondestructive techniques using laboratory specimens and to assess the practical applicability of these techniques using components removed from service. Both ultrasonic (US) techniques (US velocity) as well as micromagnetic techniques (Barkhausen noise, tangential magnetic field strength) were applied. The work concentrated on the ferritic steels 14 MoV 6 3 and 13 CrMo 4 4, which were creep tested under various load conditions using two different initial states (new material, service exposed material). Results show that creep cavitation can be detected by US velocity measurements. The detection limit is approximately 0.1% (volume fraction) for longitudinal waves and 0.2% for shear waves and Rayleigh waves. A good correlation with density measurements is obtained. In the case of components, US velocity measurements using surface waves enable the detection of creep cavitation. Although the detection limit is somewhat reduced, an improvement is obtained compared to conventional NDT-techniques. Micromagnetic parameter are not significantly affected by creep cavitation. They prove to be very sensitive, however, to microstructural changes taking place during early creep, i.e., at creep strains below about 2% in the present case, as well as to thermal aging processes. (orig.)Ziel des Vorhabens war es, zum einen an Laborproben den Einfluss von Zeitstandbeanspruchung (insbesondere Zeitstandschaedigung) auf zfP-Messgroessen zu bestimmen und zum anderen das Anwendungspotential der benutzten zfP-Verfahren zur Schaedigungserkennung an Bauteilen zu ermitteln. Eingesetzt wurden Ultraschallverfahren (US-Geschwindigkeitsmessung) und mikromagnetische Verfahren (Barkhausenrauschen, tangentiale Magnetfeldmessung). Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die warmfesten ferritischen Staehle 14 MoV 6 3 und 13 CrMo 4 4, die in jeweils zwei verschiedene Ausgangszustaende (Neumaterial, betriebsbeanspruchtes Material) unter diversen Versuchsbedingungen getestet wurden. Die Ergebnisse an Zeitstandproben zeigen, dass Kriechporositaet mittels US-Geschwindigkeitsmessungen nachgewiesen werden kann. Die Nachweisgrenze liegt bei 0,1% Volumenanteil fuer Longitudinalwellen bzw. bei 0,2% fuer Transversal-und Oberflaechenwellen. Dabei wird eine gute Korrelation mit Dichtemessungen festgestellt. Auch am Bauteil kann Kriechschaedigung mittels Geschwindigkeitsmessung nachgewiesen werden. Zwar ist die Nachweisgrenze hier aufgrund verschiedener Faktoren geringer, im Vergleich zu konventionellen zfP-Verfahren wird jedoch eine Verbesserung erzielt. Die mikromagnetischen Messgroessen reagieren wenig empfindlich auf die Porenschaedigung, erweisen sich jedoch sensitiv sowohl auf mikrostrukturelle Aenderungen im fruehen Kriechstadium (Kriechdehnungen #<=# 2%) als auch auf thermische Alterungsprozesse. (orig.)Available from TIB Hannover: RN 5380(93-208) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany); Commission of the European Communities (CEC), Brussels (Belgium)DEGerman