Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Sprödbruchbewertung ferritischer Stähle mit dem Masterkurven-Konzept

Im Rahmen eines vom BMWA geförderten Vorhabens wurden umfangreiche experimentelle und numerische Untersuchungen am RDB-Werkstoff 22NiMoCr3-7 zur Anwendbarkeit des Masterkurven-Konzepts für Sicherheitsnachweise deutscher Kernkraftwerke durchgeführt. Hierzu werden Bruchmechanikproben unterschiedlicher Größe, Geometrie und Risslänge über einen weiten Temperaturbereich getestet und rechnerisch im Hinblick auf die lokalen Bedingungen für die Spaltbruchauslösung untersucht. Die Untersuchungen zeigen, dass die experimentell bestimmten Bruchursprünge gut mit den Orten hoher Spannung vor dem Riss korrelieren. Für die Auslösung eines Spaltbruchs ist aber nicht allein eine kritische Höhe der maximalen Spannung erforderlich, sondern auch eine bestimmte Größe der akkumulierten plastischen Dehnung und der Spannungsmehrachsigkeit, wobei die letzten beiden Größen nicht unabhängig voneinander sind. Eine detaillierte Auswertung der Bruchflächen und an Schliffen lastunterbrochener Versuche zeigt, dass alle Proben auch bei vorausgehender duktiler Schädigung am Riss durch Spaltbruch im Ligament vor dem Riss versagten. Die Untersuchungen bestätigen insgesamt die Anwendbarkeit des Masterkurven-Konzepts und die in ASTME 1921 beschriebenen Prozeduren, wobei mit Bruchmechanikproben im Allgemeinen konservative Bruchzähigkeiten ermittelt werden. Bei der Anwendung des Konzepts auf Bauteile ist zusätzlich der Spannungszustand zu berücksichtigen