Zur weiteren Wirkungsgradsteigerung von Kohlekraftwerken auf 50% ist eine Anhebung der Frischdampfparameter auf 700°C und 350bar notwendig. Diese sogenannte A-USC Technologie wird den erstmaligen Einsatz von Nickelbasiswerkstoffen für Großkomponenten wie Gehäusen und Rotoren von Dampfturbinen erfordern.
Die Arbeit umfasst die wesentlichen benötigten strukturmechanischen Auslegungskonzepte für Nickelbasis-Großkomponenten und stellt diese in einer komponentenspezifischen Form bereit, die die direkte Anwendung im Auslegungsprozess bei Turbinenherstellern ermöglicht.
Ausgehend vom erarbeiteten Gesamtkonzept werden die Konzepte zur Absicherung der Turbinenrotoren und -gehäuse gegen Kurzzeitversagen und Kriechversagen detailliert entwickelt. Die Arbeit umfasst Ansätze unterschiedlicher Komplexität und Genauigkeit für die unterschiedlichen Phasen einer Turbinenentwicklung: von einfachen Handformeln hin zu fortschrittlichen FE-basierten Dehnungsnachweisen auf Basis eines Graham-Walles Modells, welches einen Schädigungsparameter zur Berücksichtigung der Mehrachsigkeit des Spannungszustands berücksichtigt.
Im letzten Teil der Arbeit werden die erstellen Konzepte an komplexen Werkstoffversuchen validiert und anhand von FE-Modellen von Dampfturbinenkomponenten wird ihre Praxistauglichkeit bestätigt.
