Assessment of pearlite degradation in power industry cast steel after long-term exploitation

• Autorzy: Kasińska J. , Matusiewicz P. , Czarski A. , Barwicki L.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2017.5.2

Warianty tytułu

PL

Ocena degradacji perlitu w staliwie dla energetyki po długotrwałej eksploatacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of pearlite degradation analysis. The degradation level was evaluated on three specimens (cuttings) of low alloyed 20HM cast steel, sampled from various locations on the main body of the WP turbine exposed to creep (steam temperature 480°C, pressure 12.7 MPa). The mechanical properties (hardness, impact toughness) were performed. Microscopic observations were performed on nital-etched sections in the scanning electron microscope JSM 7100F. Microstructure analysis involved the characterization of microstructure morphology and quantitative metallography for describing pearlite degradation after a long-term exposure to creep. The measurements were performed using MetIlo image analysis program. There were measured the volume fraction of the regions with lamellar morphology, VV L and the pearlite degradation ratio, Lratio. In addition the microstructure class were determined on the basis of a qualitative assessment of changes in the morphology of pearlite regions.

PL

W wielu krajowych elektrowniach na elementy części ciśnieniowych kotłów, jak np. rury przegrzewaczy, są stosowane głównie normalizowane stale ferrytyczno-perlityczne. Po ich długotrwałej pracy zachodzi potrzeba oceny możliwości dalszej ich eksploatacji w warunkach pracy kotła lub turbiny. W stalach i staliwach o wyjściowej (przedeksploatacyjnej) mikrostrukturze ferrytyczno-perlitycznej już po krótkich czasach eksploatacji w warunkach pełzania obserwuje się początkowe etapy pękania i fragmentacji płytek cementytu w perlicie. Kolejne etapy degradacji struktury to koagulacja wydzieleń, w tym cementytu w perlicie, wzrost wielkości niektórych rodzajów węglików, aż do utworzenia mikrostruktury ferrytycznej z bardzo zróżnicowaną morfologicznie fazą węglikową. Zastosowanie metod metalografii ilościowej do opisu mikrostruktury niewątpliwie rozszerza możliwości interpretacyjne obrazów mikrostruktury i ułatwia przeprowadzenie oceny stopnia ich degradacji zachodzącej w warunkach długotrwałej eksploatacji i pełzania. Obecnie nie istnieje znormalizowana/obliczeniowa ocena degradacji stali ferrytyczno-perlitycznych, a jedynie dokonuje się jej przez ocenę jakościową. Dlatego celem badań było wykorzystanie oraz ocena możliwości narzędzi metalograficznych do określenia stopnia degradacji perlitu w staliwie 25CrMo4 po długotrwałej eksploatacji.

Słowa kluczowe

EN

25CrMo4 cast steel; pearlite degradation; quantitative metallography

PL

staliwo 25CrMo4; degradacja perlitu; metalografia ilościowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 38, nr 5
• Strony: 212--216
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Kasińska J.

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Department of Applied Computer Science and Armament Engineering, Kielce

autor

Matusiewicz P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Department of Physical and Powder Metallurgy, Kraków

autor

Czarski A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Department of Physical and Powder Metallurgy, Kraków

autor

Barwicki L.

• ENREM–POŁANIEC Sp. z o.o., Połaniec

Bibliografia

• [1] McLean M.: Microstructural instabilities in metallurgical systems — a review. Metal Science 3 (1978) 113÷122.
• [2] Czarski A., Skowronek T., Matusiewicz P.: Stability of a lamellar structure — effect of the true interlamellar spacing on the durability of a pearlite colony. Arch. Metall. Mater. 60 (4) (2015) 2499÷2504.
• [3] Matusiewicz P., Wiencek K.: Coarsening kinetics of Fe3C particles in Fe–0.67% C steel. Arch. Metall. Mater. 55 (1) (2010) 231÷238.
• [4] Dobrzański J.: Materiałoznawcza interpretacja trwałości stali dla energetyki. Open Access Library 3 (2011) 1÷228.
• [5] Atlasy degradacyjnych zmian struktury podstawowych stali energetycznych w wyniku długotrwałej eksploatacji. Opracowanie Instytutu Energetyki, Warszawa (1996).
• [6] Atlas metalograficzny struktur stali stosowanych na rury kotłowe. ZEOW Radom (1980).
• [7] Molenda R., Kuziak R.: Metaloznawcze podstawy kształtowania struktury i właściwości blach ze stali DP w procesie ciągłego wyżarzania. Prace IMŻ 2 (2011).
• [8] Hauserová D., Dlouhý J., Nový Z.: Przyspieszona sferoidyzacja węglików w stalach średniowęglowych. Inżynieria Powierzchni 2 (2011) 28÷32.
• [9] Gajewski M., Kasińska J.: Wide-ranging influence of mischmetal on properties of GP240GH cast steel. Archives of Foundry Engineering 12 (4) (2012) 85÷94.
• [10] Czarski A., Skowronek T., Osuch W.: Influence of orientation relationship between ferrite and cementite in pearlite on stability of cementite plates. Archives of Foundry Engineering 33 (1) (2007) 41÷49.
• [11] Satora K., Matusiewicz P.: Ilościowa ocena mikrostruktur materiału próbek pobranych z rurociągu pary świeżej kotła przed próbami przyspieszonego pełzania. Praca niepublikowana, Kraków (2003).
• [12] Barwicki L.: Degradacja żarowytrzymałej stali X10CrMoVNb9–1 podczas długotrwałego oddziaływania wysokiej temperatury. Rozprawa doktorska, Warszawa (2005).
• [13] Nutal N., Gommes C. J., Blacher S., Pouteau P., Pirard J.P., Boschini F., Traina K., Cloots R.: Image analysis of pearlite spheroidization based on the morphological characterization of cementite particles. Image Anal. Stereol. 29 (2010) 91÷98.
• [14] Lis J., Wieczorek P., Łyszczarz P.: Ilościowa ocena mikrostruktury prętów żebrowanych ze stali niskowęglowej po procesie QTB. Hutnik– Wiadomości Hutnicze 77 (9) (2010) 494÷497.
• [15] Orzeczenie techniczne nr OR.14.DJ.15/3. Praca niepublikowana, Połaniec (2015).
• [16] Szala J.: Zastosowanie metod komputerowej analizy obrazu do ilościowej oceny struktury materiałów. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice (2001).
• [17] Chojnowski E. A., Tegart W. J.: Accelerated spheroidization of pearlite. Metal Sc. J. 2 (1968) 14÷18.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).