ChaRiUT

Das Verbundprojekt ChaRiUT »Charakterisierung von verzweigten Rissen in Mischschweißverbindungen mithilfe moderner Ultraschallverfahren im Hinblick auf die Zuverlässigkeitsbewertung von Komponenten« soll Grundlagen für angepasste Bewertungskonzepte der Sicherheit von kerntechnischen Anlagen liefern.

Viele Komponenten in kerntechnischen Anlagen sind korrosiven Bedingungen und mechanischen Lasten ausgesetzt. Durch Spannungsrisskorrosion kann es zu Schäden kommen, die die Integrität der hochbeanspruchten Anlagen beeinträchtigen. Im Fokus dieses Forschungsprojektes liegen Mischschweißverbindungen von austenitischen und ferritischen Stählen, wie sie z. B. in Rohrleitungen im Primärkreis kerntechnischer Anlagen zum Einsatz kommen.

Ultraschallverfahren haben sich seit vielen Jahren bei der Qualitätsprüfung von Schweißverbindungen bewährt, ihr Einsatz wird in zahlreichen Normen und Prüfanweisungen geregelt. Durch Forschungsprojekte wird kontinuierlich dafür gesorgt, dass der jeweils neueste technische Stand genutzt wird und gleichzeitig die hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Verfahrens erfüllt werden, die in der Kerntechnik notwendig sind. Austenitische Mischnähte sind besonders schwer mit akustischen Verfahren zu prüfen, da der Bereich des Schweißguts sehr breit ist, sowohl elastische Anisotropie als auch Inhomogenität aufweist und dadurch stark die Schallausbreitung beeinflusst.

Das Gesamtziel des Projekts ChaRiUT ist es, Ultraschallverfahren weiterzuentwickeln, um verschiedene relevante Rissmerkmale von mehrfach verzweigten Spannungskorrosionsrissen in Mischschweißverbindungen quantitativ und möglichst genau zu charakterisieren. Die Kooperationspartner Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart (MPA) und Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP verfolgen dabei unterschiedliche, aufeinander abgestimmte Teilziele.

Die MPA befasst sich mit der Herstellung eines Testkörpersatzes mit verzweigten Rissen und der Ermittlung von relevanten Eigenschaften verzweigter Risse für die Versagenswahrscheinlichkeit. Beide Forschungsstellen wenden unterschiedliche Ultraschallverfahren an, wobei das Fraunhofer IZFP sich im Teilprojet »Entwicklung erweiterter Ultraschallverfahren« auf die Charakterisierung der Schweißnahteigenschaften und der Materialungänze mit der erweiterten Ultraschall-»Total Focusing«-Methode konzentriert. Es sollen angepasste Rekonstruktionsverfahren für die Charakterisierung von verzweigten Rissen in Mischschweißverbindungen entwickelt werden. Hierzu werden auch Simulationsrechnungen eingesetzt. Im Projekt sollen außerdem Probability of Detection (POD)-Kurven als Eingangsgröße für die Zuverlässigkeitsbewertung berechnet werden.