Review of existing fitness-for-service criteria for crack-like flaws

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Review of existing fitness-for-service criteria for crack-like flaws

Scott, P.M. / Anderson, T.L. / Osage, D.A. / Wilkowski, G.M.

Ein Überblick wird gegeben über existierende Standards für Verfahren zur Betriebsfähigkeitsbewertung (BFB) von Bauteilen und Bauteilkomponenten in Druckbehältern, Rohrsystemen und Speichertanks. Die bestehenden Bewertungsverfahren, die sich auf rißähnliche Fehler beziehen, werden mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Der Vergleich dient zur Bewertung der Standards. Die Standards, die für einige Industriezweige existieren (z.B. Erdölindustrie) und in anderen unbekannt sind, umfassen verschiedene Bewertungsansätze. Die betrachteten Ansätze sind Fehlerbewertungsdiagramme (FBDs, PD6493, R6, die Ansätze des API (American Petroleum Instituts), der ASME (American Society of Mechanical Engineers) u.a), Nicht-FBD-Ansätze (der ASME, der JWES (Japanischen Schweißingenieurgesellschaft) u.a.), J-Intergal-Bewertungsschemen (Elektroindustrie), die Analyse der dimensionslosen Parameter der plastischen Zone und die Kriechrißwachstumsmethoden. Im Vergleich zu den experimentellen Daten sind die meisten existierenden Standards konservativ. Bezüglich einer generellen Anwendbarkeit der existierenden Standards bestehen Einschränkungen: u.a. ein großes Rohrdurchmesser-Wanddicken-Verhältnis (> 10), eine Festigkeits-Unteranpassung zwischen Schweißgut und Grundwerkstoff bei hochfesten Werkstoffen, die Geltungsbereiche für Werkstoffdaten (z.B. die Fließspannung als 3-faches (austenitisches Kriterium) bzw. 2,4-faches (ferritisches Kriterium) und eine unzureichend definierte Fehlergröße. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse werden einige Empfehlungen gegeben. Neue Kriterien zur BFB sollten auf FBDs basieren. Diese sollten Lösungen für den Spannungsintensitätsfaktor und für die Grenzbelastung enthalten und unterschiedliche Genauigkeitsbereiche umfassen. Für die Durchführung der BFB wird die Methode des partiellen Sicherheitsfaktors vorgeschlagen. Es wird weiterhin empfohlen, zur Behandlung sekundärer Spannungen die Vorschrift nach dem R6-Verfahren zu verwenden. Die in den Standards gegebenen Bezüge zum Nachwärmen und zur Prüfung der mechanischen Überspannung sind mit Vorsicht zu behandeln. (Görges, U.)