GRS/BMWi-Projekt:

Optimierung des Small Punch Tests zur Bestimmung viskoplastischer und schädigungsmechanischer Eigenschaften moderner Reaktorwerkstoffe aus modifizierten Kleinstproben

 

Projektbearbeiter:

Dipl.-Ing. Richard Schirmer

Projektbetreuer:

Marcel Selent (M. Eng.)

Projektleiter:

Dr.-Ing. Martin Abendroth

Projektbeschreibung:

Der Small Punch Test (SPT) ist ein miniaturisiertes Verfahren zur mechanischen Werkstoffprüfung. Dabei werden mechanische Materialeigenschaften anhand rondenförmiger Kleinstproben (Durchmesser 8 mm, Dicke 0.5 mm) bestimmt.
Das Ziel des Projektes besteht darin, den SPT weiter zu qualifizieren, sodass aus diesem Kleinstprobenversuch die elastisch-viskoplastischen Verformungseigenschaften und schädigungsmechanischen Festigkeitseigenschaften moderner metallischer Reaktorwerkstoffe bis in den Hochtemperaturbereich hinein bestimmt werden können. Die Kombination aus einfacher Probengeometrie und geringem erforderlichen Probenvolumen eignet sich ideal zur minimalinvasiven Charakterisierung und Überwachung des aktuellen Werkstoffzustandes in technischen Anlagen.
Der Versagensort ungekerbter SP-Proben hängt signifikant von den Kontaktbedingungen (Reibung) zwischen Druckkugel und SP-Probe ab, die insbesondere für Versuche bei Hochtemperatur ungenügend verstanden beziehungsweise bekannt sind. Die innerhalb dieses Projektes geplante Verwendung gekerbter SP-Proben besitzt das Potential für eine wesentliche methodische Verbesserung des SPT. Damit kann der Einfluss der Spannungsmehrachsigkeit auf die Kriechschädigungsentwicklung untersucht werden bei gleichzeitiger Verringerung der Streuung der Versuchsergebnisse durch die Minimierung des Reibungseinflusses.

Arbeitsprogramm:

  • Beschaffung der wissenschaftlichen Geräte
  • Aufbau des CF-SPT Prüfstandes
  • Dimensionierung der Probengeometrie
  • Probenpräparation und Metallographie
  • Durchführung mehrstufiger, ungekerbter CD-SPT Versuche
  • Durchführung gekerbter CF-SPT Versuche
  • Durchführung der Round-Robin Versuche
  • Implementierung des Materialmodells
  • Materialparameteridentifikation
  • Materialparametervalidierung

Projektträger:

Logo GRSGesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH

Förderung:

Logo BMWIBundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projekt 1501578 (2019 - 2022)

Publikationen:

  • [1] M. Selent, M. Abendroth, M. Kuna, B. Kiefer: Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Kriechverhalten des warmfesten Chromstahls X10CrMoVNb9-1 mittels Small Punch Test. 52. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit, 18.02.-19.02.2020, Hamburg. DVM-Bericht 252, S. 167-176
    ISSN 2366-4797
  • [2] R. W. Schirmer, A. Seupel, M. Selent, M. Abendroth, B. Kiefer: Anwendung eines gradientenerweiterten Kriechschädigungsmodells zur Beschreibung des Versagensverhaltens von P91 im Small Punch Test. 54. Tagung des DVM Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit, 22.02.-23.02.2022, Berlin. DVM-Bericht 254, S. 73-82
    DOI: 10.48447/Br-2022-BB