Verbundvorhaben: OPTISYSKOM - Optimierung der Prozesse und Systeme sowie der Lebensdauer der Gesamtanlage und ihrer Komponenten; Teilvorhaben: 1.3b
Zeitraum
2020-05-01 – 2023-12-31
Bewilligte Summe
239.949,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE5035F
Leistungsplansystematik
Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]
Verbundvorhaben
01202162/1 – OptiSysKom - Optimierung der Prozesse und Systeme sowie der Lebensdauer der Gesamtanlage und ihrer Komponenten
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)
Förderprogramm
Energie
Ziel des beantragten Teilvorhabens ist die probabilistische Modellierung der Ausfallwahrscheinlichkeiten von Gasturbinenkomponenten aus polykristallinen Ni-Basis Gusslegierungen bei überlagerter Beanspruchung durch Kriechen (z. B. aufgrund von Fliehkräften an hochtemperaturbeanspruchten Turbinenschaufeln) und hochzyklischer Ermüdung (z. B. aufgrund Schwingungsanregung im inhomogenen Strömungsfeld hinter dem Leitgitter und/oder Resonanzen beim An- und Abfahren). Als wesentliche Voraussetzung hierfür ist ein grundlegendes Verständnis der Interaktion von (i) kriechinduzierter Korngrenzenschädigung, (ii) Ermüdungsrissbildung an kriechinduzierten Fehlstellen, (iii) Rissbildung an Ermüdungsgleitbändern und (iv) dem Mikrorissfortschritt, der maßgeblich durch (i) beeinflusst wird, zu erarbeiten. Diese im Experiment zu gewinnenden Erkenntnisse sollen in ein probabilistisches Modell zur Lebensdauerbewertung unter Einbezug der genannten mikrostrukturellen Kenngrößen überführt werden. Dieser im Kontext der Lastflexibilisierung thermischer Kraftwerke essentielle und umfangreiche Forschungsbedarf soll im beantragten Teilvorhaben adressiert und die Resultate in für das Bauteildesign geeignete Werkzeuge überführt werden. Neben den oben angesprochenen Erweiterungen der Ansätze zu (i) und (ii) hinsichtlich Probabilistik sowie (iv) hinsichtlich Kriechschädigung ist insbesondere ein umfassendes Verständnis zur Interaktion der Schädigungsmechanismen bei betriebsrelevanten Beanspruchungen durch gezielte Experimente und Mikrostrukturuntersuchungen zu erarbeiten. Auf Basis dieser Daten sollen die aktuell verfügbaren, weitgehend phänomenologischen Modelle verbessert und in physikalisch besser begründete Ansätze überführt werden. Schlussendlich soll ein probabilistisches Gesamtmodell erstellt werden, welches Kriechen, Ermüdung im HCF-Bereich als auch deren Interaktion berücksichtigen kann.