Volume 53, Issue 11-12

Kurzfassung Nach einer kurzen Beschreibung der gasturbinentypischen Leistungsmerkmale und der sich daraus ergebenden spezifischen Bauteilbeanspruchungen zeigt der Beitrag anhand einiger Fallstudien konstruktions-, fertigungs-, montage- und betriebsbedingte Komponentenschäden, die an großen Industriegasturbinen im Laufe ihrer Lebensdauer „von der Wiege bis zur Bahre“, d. h. vom „Reißbrett“ bis zur Revision im Kraftwerk, auftreten können. Folgt man der Terminologie in der angelsächsischen Literatur, die neuerdings zwischen werkstofftechnischem Schadensmechanismus (Physical oder Metallurgical Cause of Failure, z. B. Schwingungsrisskorrosion), Primärursache (Primary Cause of Failure, z. B. zu festes Anziehen einer Rohrverschraubung bei der Montage), Systemursache (Root Cause of Failure, z. B. Verwendung eines falschen Dichtungsmaterials) und organisatorischer Ursache (Organizational Cause of Failure, z. B. fehlende Schulung des Personals) unterscheidet, so beziehen sich die Laboruntersuchungen der Autoren ausschließlich auf erstere Kategorie, wobei die anderen drei zumindest mit erwähnt werden. Vornehmstes Ziel jeder Schadensanalyse ist die Vermeidung von Wiederholfällen, also eines erneuten Schadenseintritts an gleichen Bauteilen unter denselben Bedingungen wie beim Erstschaden. Um „aus Schaden klug zu werden“ sei die Fachgemeinde ausdrücklich ermutigt, in geeigneter Weise noch mehr als bisher über eigene Schadensuntersuchungen zu berichten. Restriktionen und Veröffentlichungsverbote, denen der Schadensanalytiker mitunter begegnet, laufen diesem Ziel zuwider.

Kurzfassung Das Ermüdungsversagen an Podesten von Deckkranen von Containerschiffen wurde systematisch mit dem Nennspannungskonzept, dem Strukturspannungskonzept, dem Kerbspannungskonzept, dem Örtlichen Dehnungskonzept und dem Bruchmechanikkonzept analysiert. Mit Ausnahme des Nennspannungskonzepts lassen sich die Schäden unter Anwendung der Palmgren-Miner-Regel und der in der FKM-Richtlinie empfohlenen kritischen Schadenssummen relativ gut erklären. Die Treffsicherheit der Lebensdauervorhersage wird allerdings erheblich von den aus den Flanschkräften resultierenden Strukturspannungen beeinflusst, welche im vorliegenden Schadensfall durch experimentelle Spannungsanalyse mit Dehnungsmessstreifen ermittelt wurden.

Kurzfassung Maßnahmen zur Schadensuntersuchung, Schadensvermeidung und Lebensdauerverlängerung von technischen Bauteilen und Strukturen stehen im Mittelpunkt dieses Beitrags. Behandelt werden Schäden durch mechanische Beanspruchungen, wobei zwischen Festigkeitsversagen und bruchmechanischem Versagen unterschieden wird. Lebensdauerverlängernde Maßnahmen werden anhand von Praxisbeispielen aufgezeigt.

Kurzfassung Die ständig steigenden Forderungen zu immer leichteren Konstruktionen können mit den derzeitigen Auslegungsphilosophien nur bis zu einem bestimmten Maß realisiert werden. Damit diese Grenze überschritten werden kann, müssen zukünftig Überdimensionierungen vermieden werden. Die Betriebssicherheit zukünftiger Strukturen darf durch veränderte Auslegungsphilosophien, Wartungs- und Inspektionsintervalle natürlich nicht negativ beeinflusst werden. Durch den Einsatzvon strukturintegrierten Überwachungssystemen, wie z. B. SHM-Systemen, ergeben sich viele Vorteile für eine erweiterte technische und wirtschaftliche Ausnutzung von Leichtbaustrukturen. Diese Systeme haben das Potenzial, die Betriebssicherheit effizienter zu gewährleisten, erhöhen aber die Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.

Kurzfassung Zur Reduktion der CO 2 -Emissionen kommen im Straßenverkehr vermehrt Kraftstoffe bzw. Kraftstoffkomponenten biogenen Ursprungs zum Einsatz. Diese Beimischungen verändern die bisherigen Eigenschaften der Kraftstoffe. Es treten bei metallischen Werkstoffen unterschiedliche Formen der Korrosion auf, wie elektrochemische Korrosionsarten infolge Wasseraufnahme und die chemische Alkoholatkorrosion. Aussagefähige Prüfmethoden und Einrichtungen zur Nachbildung der in Biokraftstoffen möglichen Korrosionsarten wurden durch gemeinsame Anstrengungen der deutschen Automobilindustrie, deren Zulieferindustrie und des Instituts für Werkstoffkunde entwickelt [1]. Neben der Bewertung des Korrosionsverhaltens von Werkstoffen bzw. Beschichtungen in biogenen Kraftstoffen tragen diese Verifikationsansätze in Ergänzung zu grundlegenden Untersuchungen zum Verständnis der für die Degradation wesentlichen Vorgänge bei und dienen zur Prävention von durch Korrosion verursachten Schäden.

Two aspects are considered in the present contribution: Highlights are shown considering the preparation of inspection and maintenance programs and the influence of these programs is outlined. In the second part of this paper the structural evaluation of aircrafts is demonstrated which are in-service and are associated to respective incidents.

Kurzfassung In diesem Artikel werden die Themen Schadensursache und Schäden, Strukturmodifikationen, Sicherheitskonzept, Festigkeitswerte und Ergebnisse an Straßenbahnen behandelt.

Kurzfassung In diesem Beitrag werden Schlagversuche vorgestellt, die an ultrahochfestem Beton (engl. Ultra High Performance Concrete – UHPC) als Werkstoff für Rammpfähle im Tiefbau durchgeführt wurden. Ein Rammversuch mit praxisnahen Probekörperabmessungen diente zur ersten Einschätzung der auftretenden Dehnungen am UHPC. Aufbauend auf dem praxisnahen Rammversuch wurden weitere Versuche mit laborüblichen Probekörperabmessungen und unterschiedlichen UHPC-Zusammensetzungen mit Stahlfasern durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse zeigten eine Abhängigkeit vom eingesetzten Stahlfasertyp und des Fasergehaltes.

For this study, X-Ray radiographic tests of AISI 430 and 304 stainless steels with AISI 1010 low-carbon steels welded by CO 2 Laser beam welding (LBW) have been performed. Laser beam welding experiments were carried out under argon and helium shielding gas, at 2000–2250 and 2500 W heat input and 100-200-300 cm/min welding speeds. After this process, the radiographic tests of the welded joints were performed by X-Ray diffraction. The result of the radiographic tests indicated that with increasing heat input the widths of the deep penetration increased in all specimens. On the contrary, by increasing the welding speeds the widths of the deep penetration decreased. The best properties of the AISI 430 and 304 stainless and AISI 1010 low-carbon steel welds were observed at the specimens welded at 2500 W heat input and 100 cm/min welding speed.

Kurzfassung Das Verhalten von Stauchbahnen aus verschleißfesten und hochtemperaturbeständigen keramischen Werkstoffen wie Siliciumnitrid (Si 3 N 4 ) verschiedener Qualitäten sowie aluminiumoxydverstärktem Zirkonoxyd (ATZ) bei den Zylinderstauchversuchen mit Stahl, Kupfer-Zinn- (CuSn), Kupfer-Silber-Legierungen (CuAg) wurde untersucht. Die dargestellten Ergebnisse zeigen die Oberflächensituation der Stauchbahnen (Porigkeit, Rissbildung, Anhaftungen, Verschleiß) vor und nach den Kalt- und Warmumformversuchen. Der Oberflächenzustand der Proben wurde mittels Licht- sowie Rasterelektronenmikroskopie analysiert.

Kurzfassung Deutlich gestiegene mechanische und thermische Belastungen in modernen Dieselmotoren erfordern eine detaillierte Betrachtung der dadurch verstärkt gefährdeten Bauteile, wie z. B. der Zylinderköpfe. Die Gefährdung ergibt sich hier neben den gestiegenen Spitzendrücken aus der höheren thermomechanischen Ermüdung (TME), die je nach Werkstoff die Lebensdauer des Bauteils stark beeinflusst. Zur Beurteilung dieser Beanspruchung kommt neben aufwendigen Thermoschock-Motorenversuchen die numerische Simulation (Finite-Element-Methode) zum Einsatz. Für quantitative Aussagen sind die Ergebnisse der numerischen Simulation mittels experimenteller Versuche (Bauteil- und Motorenversuche) zu verifizieren. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Vorgehensweise zur realitätsnahen Nachrechnung eines durchgeführten Thermoschock-Bauteilversuchs mit Einzelzylinderköpfen sowie die in der Nachrechnung verwendeten mathematischen Werkstoff- und Lebensdauermodelle. Die berechneten und experimentell erhaltenen Ergebnisse zur Bestimmung der Lebensdauer werden einander gegenübergestellt und diskutiert.