Lebensdaueranalyse

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"Alles eine Frage der

Die Frage nach dem Ende der Nutzungsdauer eines Bauteils ist nicht einfach zu beantworten. Ein wesentlicher Aspekt hierbei ist, ob das Bauteil mit Hilfe der Warmstreckgrenze oder mit zeitabhängigen Festigkeitskennwerten  (Zeitstandfestigkeit) dimensioniert wurde. Während bei Bauteilen im Warmstreckgrenzenbereich im Wesentlichen der Verlust an Wanddicke durch Korrosionsvorgänge die Restlebensdauer bestimmt, sind  bei zeitstandbeanspruchten Bauteilen neben der Zeitstandfestigkeit des Werkstoffes die mechanische und thermische  Beanspruchung, die auf das Bauteil während der bisherigen Betriebszeit eingewirkt haben, für die Ermittlung der rechnerischen Bauteilerschöpfung entscheidend. Mit der Genauigkeit der Eingangsdaten für die Berechnung des Lebensdauerverbrauchs steigt auch die Aussagekraft  der Restlebensdauerabschätzung. Sind Daten und Eigenschaften nicht genau zu erfassen, helfen statistische Methoden weiter.

Berechnungen

Da die erste Lebensdauerberechnung der Bauteile im Rahmen der Anlagenauslegung in der Regel auf der Grundlage von sehr konservativen Annahmen erfolgt, ist eine Nachrechnung mit aktuellen Bauteil- und Betriebsdaten empfehlenswert. Mit der Verwendung der realen Betriebs- und Bauteildaten in der Berechnung werden die Lebensdauerreserven identifiziert und somit nutzbar.

Im ersten Schritt werden die vom Betrieb gemessenen Daten  wie Druck, Temperatur und Betriebsstunden sowie die Bauteilgeometrien gemäß Zeichnung für die Berechnung der Bauteilerschöpfung herangezogen. In weiteren Schritten werden die Ergebnisse aus den wiederkehrenden Prüfungen, wie z.B. Hängerkontrolle, Gefügeuntersuchung, Härteprüfung usw. in den Berechnungen berücksichtigt. Sind Daten und Eigenschaften nicht genau zu erfassen, helfen statistische Methoden weiter.

Prüfungen

Üblicherweise wird nach Ablauf einer bestimmten Betriebszeit im Rahmen geplanter Revisionen der Anlagenstillstand genutzt, um an den hochbeanspruchten Bauteilen der Rohrleitung, des Dampferzeugers und der Dampfturbine visuelle Inspektionen und zerstörungsfreie Prüfungen durchzuführen. Durch sogenannte „wiederkehrende Prüfungen (WKP)“ wird mit Hilfe von Gefügeuntersuchungen sowohl der ordnungsgemäße Zustand nachgewiesen als auch  Abweichungen hiervon ermittelt. Mit Hilfe der ermittelten Ergebnisse lässt sich aber auch eine Bewertung des Bauteils, der Komponente und des gesamten Systems hinsichtlich der zu erwartenden Ausfallwahrscheinlichkeit bzw. der Restlebensdauer und des notwendigen zukünftigen Untersuchungs- und Instandhaltungsaufwandes ableiten. Außergewöhnliche Ereignisse und Schäden erfordern ebenfalls eine Überprüfung der Anlage in vergleichbarer Weise.

Bauteilversuche

Mit Hilfe von Innendruckversuchen lässt sich annähernd die reale Beanspruchungssituation simulieren, unter denen auch Bauteile des Dampferzeugers und der Hochdruck-Dampfleitungen betrieben werden. Sowohl an bereits betriebsbeanspruchten als auch an neuwertigen Komponenten lassen sich somit wertvolle Erkenntnisse gewinnen, die für die Anlagenbewertung und die  Restlebensdauerabschätzung notwendig sind.

Darüber hinaus wird bei StandZeit mit Hilfe dieser Versuche sowohl in privat finanzierten als auch in öffentlich geförderten Forschungsvorhaben das Schädigungsverhalten der modernen Werkstoffe, wie P91, P92 und Alloy 617, untersucht.

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