×

Na stronie http://www.imz.pl stosujemy pliki cookies (ciasteczka) w celu gromadzenia danych statystycznych oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron. Dalsze korzystanie z naszej strony oznacza, że wyrażają Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Monografia nr 16
Mon AZ okladka www.jpg

Adam Zieliński

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica

TRWAŁOŚĆ EKSPLOATACYJNA ŻAROWYTRZYMAŁYCH STALI O OSNOWIE AUSTENITYCZNEJ

Monografia nr 16, 2021

Monografia przedstawia zgromadzoną i opracowaną przez Autora wiedzę z zakresu oceny trwałości eksploatacyjnej stali o osnowie austenitycznej stosowanych na elementy bloków energetycznych o dużej sprawności. Stale te w szczególności przeznaczone są do budowy kotłów o nadkrytycznych parametrach pracy oraz w modernizacji długo eksploatowanych kotłów o parametrach podkrytycznych. Dotyczy to szczególnie elementów pracujących w najtrudniejszych warunkach temperaturowo-naprężeniowych. Myślą przewodnią było wykorzystanie wieloletnich badań materiałowych oraz zdobytej wiedzy materiałoznawczej w praktyce inżynierskiej. Umożliwiło to opracowanie szeroko rozumianych charakterystyk materiałowych do zastosowań w ocenie trwałości eksploatacyjnej stali austenitycznych, zarówno w obliczeniowym jak i poza obliczeniowym czasem pracy.
Opracowanie składa się z dwóch zasadniczych części – przeglądu literaturowego zagadnienia oraz części zawierających wyniki i interpretację badań stali o osnowie austenitycznej będących w dużym stopniu wynikami autorskimi. Praca zakończona jest zbiorczą informacją charakterystycznych cech materiałowych, które wykorzystywane są w ocenie trwałości eksploatacyjnej nowoczesnych stali dla wysokosprawnej energetyki.
W części wprowadzającej dokonano analizy aktualnego stanu wiedzy w zakresie rozwoju stali i stopów dla energetyki, przedstawiono charakterystykę ich podstawowych właściwości użytkowych oraz metod badawczych stosowanych w ocenie trwałości eksploatacyjnej. Uwidoczniło to, że pomimo szybko postępującego rozwoju nowych źródeł energii, w najbliższych dwudziestu latach konwencjonalna energetyka oparta o paliwa kopalne, dalej będzie głównym źródłem energii elektrycznej w Polsce. Dlatego, aby umożliwić tak długą trwałość eksploatowanych kotłów parowych oraz zapewnić bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej, należy dysponować dostateczną wiedzą w zakresie trwałości materiałów pracujących w warunkach pełzania. W oczywisty sposób narzuciło to przeprowadzenie badań nowo zastosowanych na rynku krajowym stali o osnowie austenitycznej w gatunku Super 304H i HR3C. To z kolei było podstawą opracowania wytycznych w ocenie ich trwałości eksploatacyjnej.
W części badawczej omówiono i zdefiniowano proces degradacji stali Super 304H i HR3C w warunkach długotrwałego oddziaływania temperatury. Wytypowane stale poddano długotrwałemu starzeniu w czasie do 50 000 godzin, w temperaturze zbliżonej do ich długotrwałej eksploatacji w warunkach rzeczywistych (650°C) oraz w celu porównawczym, w temperaturze 700°C. Zastosowanie wyższej temperatury starzenia, miało na celu przyspieszenie dynamiki zachodzących zmian w materiale, bez znacznej ingerencji w charakter samego procesu. Zakres przeprowadzonych badań obejmował badania mikrostruktury (SEM, TEM), identyfikację i analizę procesu wydzieleniowego, badania właściwości mechanicznych oraz próby pełzania.
W pracy w szczególności skoncentrowano się na analizie zmian zachodzących w mikrostrukturze badanych stali. Scharakteryzowano przy tym ilościowo i jakościowo procesy wydzieleniowe w zależności od temperatury i czasu starzenia. Wyniki te odniesiono do badań właściwości mechanicznych dla poszczególnych stanów materiału. Wykazano zależność pomiędzy procesem wydzieleniowym a zmianą wytrzymałości na rozciąganie, granicą plastyczności, udarnością i twardością badanych stali. W przeprowadzonych próbach pełzania badanych stali, o scharakteryzowanych poszczególnych stanach degradacji mikrostruktury i właściwości mechanicznych, wyznaczono ich trwałość eksploatacyjną.
Analiza porównawcza wyników badań, udokumentowana w postaci kompleksowych charakterystyk materiałowych stali Super 304H i HR3C, umożliwia wyznaczenie czasu bezpiecznej pracy elementów ciśnieniowych kotłów energetycznych bez znajomości parametrów wcześniejszej eksploatacji. Stanowi to praktyczną bazę danych materiałów odniesienia dla rzeczywistej utraty trwałości eksploatacyjnej stali o osnowie austenitycznej. Monografia wzbogaca charakterystyki materiałowe przedmiotowych stali i poszerza wiedzę z zakresu trwałości eksploatacyjnej.