Direct creep curve assessment and optimization of creep equations for high temperature alloys

摘要

Die herkömmliche Benutzung eines Zeittemperaturparameterverfahrens zur Streubandauswertung von Kriechdaten erleichtert die Aufstellung einer Kriechgleichung für eine Werkstoffsorte. Der Parameter kann aber zu einer Verzerrung der Kriechdaten und folglich auch der Kriechgleichung führen. Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde ein neues Auswertungsverfahren zur direkten Verdichtung von Kriechkurven entwickelt. Systematische Abweichungen des Kriechverhaltens einzelner Versuchswerkstoffe gegenüber dem mittleren Kriechverhalten der Werkstoffsorte werden dabei vermindert und für eine beschränkte Anzahl von Spannungsklassen werden Kriechkurven für einzelne Spannungen auf die Mittelspannung der jeweiligen Klasse transformiert. Mit diesem Verfahren konnten umfangreiche Streubanddaten der Werkstoffe Alloy 100 und Alloy 738 LC auf mittlere Kriechkurven reduziert werden. Auf dieser Grundlage wurden vorhandene, parametergestützte Kriechgleichungen überprüft und, falls erforderlich, optimiert. Ferner wurden die Streubandgrenzen dieser Gleichungen bestimmt. Mit einer Spannungsmodifizierung kann das Kriechverhalten eines Werkstoffes mit ähnlichem Gefüge beschrieben werden. In FE-Analysen konnten einige bauteilnahe Verifizierungsversuche mit den optimierten Kriechgleichungen erfolgreich nachgerechnet werden.%The conventional use of a time temperature parameter method for the basic assessment of a multi-heat creep data set facilitates the establishment of a creep equation for a material type. However, the parameter can introduce some distortion to the creep data and hence the creep equation. To avoid this disadvantage, a new method for the direct creep curve assessment of multi-heat data was developed. Systematic deviations in creep behaviour of individual test materials in respect to the mean behaviour of the multi-heat data set are reduced and the creep curves for individual stresses are transformed to mid creep curves of a limited number of stress classes. With this method large multi-heat creep data sets of Alloy 100 and Alloy 738 LC could be reduced to mean creep curves. On this basis, existing parameter based creep equations were examined and optimized, if necessary. Further, the confidence limits of these equations were determined. With a stress modification the creep behaviour of a material similar in structure can be described. In finite element analyses some verification experiments which simulate typical loading conditions of components could be successfully recalculated with the optimized creep equations.