P1308

  Druckbehälter STB

P1308 - Verbesserte Zähigkeitsanforderungen für hochfeste Stähle im Druckbehälterbau

Kurze Beschreibung

Hochfeste Stähle werden derzeit im Druckbehälterbau aufgrund restriktiver Forderungen der aktuellen Normgebung, z.B. der EN 13445, kaum eingesetzt. Für die Bestimmung der notwendigen Wanddicken im Festigkeitsnachweis wird dort derzeit ein Sicherheitsfaktor von 2,4 auf die Zugfestigkeit gefordert. Im Vorgängerprojekt FOSTA P950 konnte gezeigt werden, dass dieser für den hochfesten Stahl P690Q unter Berücksichtigung ausreichender Sicherheit auf 1,77 reduziert werden kann. Jedoch besteht ein weiteres Einsatzhindernis für hochfeste Stähle im Zähigkeitsnachweis, der sprödes Versagen ausschließen soll. Diese Stähle sind hier von vereinfachten Nachweisverfahren über die Kerbschlagarbeit ausgeschlossen und eine kostspielige bruchmechanische Analyse wird gefordert, welche den Einsatz hochfester Stähle unwirtschaftlich macht. Ziel des beantragten Forschungsprojekts ist daher, durch die Ableitung von Zähigkeitsanforderungen ebenfalls einen vereinfachten Zähigkeitsnachweis für hochfeste Stähle zu etablieren und so neue Einsatz- und Absatzmöglichkeiten für hochfeste Stähle zu erschließen. Dazu soll vor allem eine genauere Betrachtung der Lastsituation an Defekten mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen vorgenommen werden. Daraus werden mit Hilfe bruch- und schädigungsmechanischer Methoden erforderliche Kerbschlagzähigkeiten abgeleitet. Hierbei soll ein innovatives schädigungsmechanisches Modell des Projektpartners IEHK zur Sprödbruchsimulation zum Einsatz kommen. Der Übertrag von der Labor- auf die Bauteilskala unter Berücksichtigung von Schweißnähten wird vom Projektpartner STB an Großzugproben validiert. Abschließend können an Simulationen einer Vielzahl von Behältergeometrien, deren Modelle aus dem Vorgängerprojekt zur Verfügung stehen, die Zähigkeitsanforderungen für ein breites Spektrum möglicher Einsatzszenarien bestimmt werden. Die verbesserten Auslegungsmethoden erhöhen insbesondere die Wettbewerbsfähigkeit von KMU in anspruchsvollen Anwendungen.

Forschungsförderung

AiF - Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen
FOSTA - Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V.

Partner

  • RWTH Aachen, Institut für Eisenhüttenkunde

Laufzeit

02/2018 – 07/2020

Ansprechpartner

Ronny Kühne