Adam Zieliński

Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica

TRWAŁOŚĆ EKSPLOATACYJNA ŻAROWYTRZYMAŁYCH STALI O OSNOWIE FERRYTYCZNEJ W WARUNKACH DŁUGOTRWAŁEGO ODDZIAŁYWANIA TEMPERATURY

Monografia nr 7, 2016

Przedmiotem badań były stale niskostopowe o strukturze bainitycznej w gatunkach: 7CrWVMoNb9-6 (T23) i (7CrMoVTiB10-10) T24 oraz stale wysokochromowe o strukturze martenzytycznej w gatunkach: X10CrMoVNb9-1 (P91), X10CrWMoVNb9-2 (P92) i X12CrCoWVNb12-2-2 (VM12-SHC) przeznaczone do budowy kotłów nadkrytycznych i ultranadkrytycznych oraz w modernizacji pracujących kotłów o parametrach podkrytycznych. Monografia składa się z dwóch zasadniczych części – przeglądu literaturowego zagadnienia przedstawionego w trzech rozdziałach oraz z części badań własnych zakończonych podsumowaniem. W części literaturowej dokonano analizy aktualnego stanu wiedzy w zakresie rozwoju materiałów dla energetyki, ich podstawowych właściwości użytkowych oraz metod diagnostyki i oceny trwałości eksploatacyjnej. Zakres badań własnych obejmował kompleksowy opis właściwości mechanicznych, w tym wytrzymałości na pełzanie oraz mikrostruktury badanych stali w stanie wyjściowym i po długotrwałym (30 000÷100 000 godz.) oddziaływaniu podwyższonej temperatury w zakresie 550÷650°C. Uzyskane wyniki badań stanowiły materiał odniesienia do interpretacji zachodzących zmian wpływających bezpośrednio na trwałość eksploatacyjną badanych stali. Analiza ilościowa obrazów mikrostruktury badanych stali w stanie wyjściowym i po długotrwałym oddziaływaniu temperatury, była podstawą do opracowania bazy danych obejmującej statystyczną analizę procesów wydzieleniowych w badanych materiałach. Uzyskane wyniki badań umożliwiły przeprowadzenie analizy statystycznej struktury zbioru. Analiza ta wykazała, że struktura ta zmienia się w czasie. Opisano to zmianami parametrów funkcji gęstości prawdopodobieństwa. Parametry funkcji, czyli średnia logarytmów analizowanych zmiennych (μ) i odchylenie standardowe logarytmów zmiennych (σ) wskazują na możliwość porównywania średnic równoważnych wydzieleń oraz ich parametrów w zależności od temperatury wyżarzania. Porównanie parametrów funkcji dla różnego stanu materiału, daje możliwość zastosowania metod prognozowania przez analogię w ocenie stopnia degradacji eksploatowanych materiałów. W przedstawionej w pracy metodzie oceny stanu materiału i jego trwałości eksploatacyjnej przyjęto, że wpływ wartości temperatury pracy badanych stali jest czynnikiem dominującym w procesie degradacji struktury, a występujące ciśnienie rzeczywiste podczas eksploatacji ten proces jedynie przyspiesza. Przedstawiony w opracowaniu sposób oceny, oparty na klasyfikacji głównych składowych mikrostruktury oraz o analizę pomiaru średniej średnicy wydzielonych cząstek, pozwala na oszacowanie stopnia wyczerpania materiałów pracujących w podwyższonej temperaturze. Jest to podstawą w ocenie stanu materiału po długotrwałej pracy i podejmowaniu decyzji o przedłużaniu czasu bezpiecznej eksploatacji elementów konstrukcyjnych bloków energetycznych.