Welding of joints in new generation martensitic steel THOR^®115

• Autorzy: Kwieciński Krzysztof , Urzynicok Michał , Ferrara Antonella , Barsan Valentina

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2020.5/3

Warianty tytułu

PL

Doświadczenia przy spawaniu złączy ze stali martenzytycznej nowej generacji THOR^®115

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The present development of materials used in the power engineering industry for elements of boilers characterised by supercritical parameters creates new challenges for the welding engineering sector. The implementation of new combinations of alloying agents aimed to obtain the most favourable mechanical properties, including creep resistance and oxidation resistance, does affect the weldability of steels. Martensitic steels containing 9% of Cr are characterised by high creep resistance and low oxidation resistance at temperature exceeding 600°C. In turn, steels containing 12% of Cr, i.e. VM12-SHC or X20CrMoV12-1, are characterised by significantly higher oxidation resistance but lower strength at higher temperature. In 2018, Tenaris (an Italian concern) developed new steel containing 12% of Cr and designated as THOR^®115 (Tenaris High Oxidation Resistance). This article presents experience gained when making welded joints of pipes using various filler metals (W CrMo91, S Ni 6082 and EPRI P87). The research work included the performance of a series of non-destructive tests (VT, PT and RT) as well as destructive tests (tensile tests, bend tests, hardness measurements and macro and microscopic metallographic tests) aimed to confirm the high quality of the joints.

PL

Aktualny rozwój materiałów stosowanych w przemyśle energetycznym na elementy kotłów o parametrach nadkrytycznych stawia nowe wyzwania związane ze spawalnictwem. Wprowadzanie coraz to nowych kombinacji dodatków stopowych w celu osiągnięcia jak najlepszych właściwości mechanicznych, w tym odporności na pełzanie i utlenianie, nie pozostaje bez wpływu na spawalność nowych stali. Stale martenzytyczne zawierające 9% Cr, charakteryzują się dobrą odpornością na pełzanie i jednocześnie niską odpornością na utlenianie w temperaturze przekraczającej 600°C, natomiast stale o zawartości 12% Cr, tj. VM12-SHC lub X20CrMoV12-1 charakteryzują się znacznie wyższą odpornością na utlenianie, ale towarzyszy im mniejsza wytrzymałość w wyższych temperaturach. W 2018 roku włoski koncern Tenaris opracował nową stal o zawartości 12% Cr oznaczoną jako Thor ^TM115 (Tenaris High Oxidation Resistance). W niniejszym artykule zaprezentowano doświadczenia zdobyte podczas spawania złączy rur przy użyciu różnych materiałów dodatkowych (W CrMo91, S Ni 6082 oraz EPRI P87). W ramach pracy przeprowadzono serie badań zarówno nieniszczących (VT, PT, RT) jak i niszczących (próby rozciągania, zginania oraz udarności, pomiar twardości oraz badania metalograficzne makro- i mikroskopowe) mających na celu potwierdzenie wysokiej jakości wykonanych złączy.

Słowa kluczowe

EN

Thor 115 steel; martensitic steels; filler metals; welded joints; quality

PL

stal Thor 115; stal martenzytyczna; materiały dodatkowe; złącza spawane; jakość

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 64, No. 5
• Strony: 21--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kwieciński Krzysztof

• Łukasiewicz – Instytut Spawalnictwa

autor

Urzynicok Michał

• ZELKOT, Koszęcin, Polska

autor

Ferrara Antonella

• Tenaris, Dalmine, Italy

autor

Barsan Valentina

• Tenaris, Dalmine, Italy

Bibliografia

• [1] Kwiecinski K., Urzynicok M.: Fabrication experience of new high oxidation material – THOR 115. Proceedings from: EPRI`s Conference on Advances in Materials Technology. ASM International. 2019.
• [2] Urzynicok M., Kwiecinski K., Szubryt M.: Testing butt joints in pipes made of VM12-SHC martensitic steel, Welding International, iFirst article 2012, pp. 1-6
• [3] Urzynicok M., Kwieciński K., Szubryt M., Słania J.: Application of new GMAW welding methods used in prefabrication of P92 (X10CrWMoVNb9-2) pipe butt welds. 9th Liege Conference on Materials for Advanced Power Engineering, September 27th - 29th, Liege, Belgium, 2010,
• [4] Urzynicok M., Kwiecinski K., Slania J., Szubryt M., Mariani P.: Comparison of SMAW and GMAW Methods used in P92 Butt Welds. 1st Australasian International Welding, Inspection and NDT (iWIN2013) Conference, 10-13 March 2013, Perth, Australia,
• [5] Dobrzański J.: Nowej generacji martenzytyczne stale 9-12%Cr do pracy w warunkach pełzania na elementy krytyczne części ciśnieniowej kotłów energetycznych o nadkrytycznych parametrach pracy. Prace IMŻ 4, 2011.
• [6] Dobrzański J., Hernas A., Zieliński A., Chapter entitled Struktura i własności nowych stali żarowytrzymałych o osnowie ferrytycznej. Materiały i technologie stosowane w budowie kotłów nadkrytycznych i spalarni odpadów, Wydawnictwo SITPH, Katowice, March 2009, pp. 47-101.
• [7] Kwieciński K., Urzynicok M., Łomozik M.: Practical experience with welding new generation steel PB2 grade assigned for power industry. Archives of metallurgy and materials, Vol. 56, Issue 1, 2011.
• [8] Ortolani M., Baietta S., Escorza E.: New Generation Ferritic Steels for more Efficient Power Plants. PowerGen 2017,
• [9] Ortolani M., D`Incau M., Ciancio R., Scardi P.: Microstructural Evolution of Thor™ 115 Creep-Strength Enhanced Ferritic Steel. Metallurgical and Materials Transactions A volume 48, pp. 6111–6117(2017).
• [10] PN-EN ISO 17639:2013-12. Badania niszczące spawanych złączy metali. Badania makroskopowe i mikroskopowe złączy spawanych.
• [11] PN-EN ISO 6892-1:2020-05. Metale. Próba rozciągania. Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej.
• [12] PN-EN ISO 6892-2:2018-08. Metale. Próba rozciągania. Część 2: Metoda badania w podwyższonej temperaturze.
• [13] VdTÜV WB 580 – High-temperature steel THOR 115 – Seamless tube.
• [14] PN-EN ISO 148-1:2017-02. Metale – Próba udarności sposobem Charpy'ego. Część 1: Metoda badania
• [15] PN-EN 12952-5:2011. Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze. Część 5: Wytwarzanie i budowa części ciśnieniowych kotłów.
• [16] Hernas A., Dobrzański J, Pasternak J, Fudali S.: Charakterystyki nowej generacji materiałów dla energetyki. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2015, Gliwice.
• [17] PN-EN ISO 5817:2014-05. Spawanie. Złącza spawane ze stali, niklu, tytanu i ich stopów (z wyjątkiem spawanych wiązką). Poziomy jakości według niezgodności spawalniczych.
• [18] PN-EN ISO 4136:2013-05. Badania niszczące złączy spawanych metali. Próba rozciągania próbek poprzecznych.
• [19] PN-EN ISO 9016:2013-05. Badania niszczące złączy spawanych metali. Badanie udarności. Usytuowanie próbek, kierunek karbu i badanie.
• [20] PN-EN 12952-6:2011. Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze. Część 6: Badania podczas wytwarzania. Sporządzanie dokumentacji i znakowanie części ciśnieniowych kotłów.
• [21] PN-EN 10216-2+A1:2020-05. Rury stalowe bez szwu do zastosowań ciśnieniowych -- Warunki techniczne dostawy. Część 2: Rury ze stali niestopowych i stopowych z określonymi własnościami w temperaturze podwyższonej.
• [22] PN-EN ISO 15614-1:2017-08. Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali. Badanie technologii spawania. Część 1: Spawanie łukowe i gazowe stali oraz spawanie łukowe niklu i stopów niklu.
• [23] PN EN ISO 7438:2016-03. Metale. Próba zginania
• [24] PN-EN ISO 5173:2010. Badania niszczące spoin w materiałach metalowych. Badanie na zginanie
• [25] PN EN ISO 6507-1:2018-05. Metale. Pomiar twardości sposobem Vickersa. Część 1: Metoda badania.
• [26] PN-EN ISO 9015-1:2011. Badania niszczące złączy spawanych metali -- Badanie twardości. Część 1: Badanie twardości złączy spawanych łukowo.
• [27] PN-EN ISO 21952:2012. Materiały dodatkowe do spawania. Druty elektrodowe, druty, pręty i stopiwa do spawania łukowego w osłonie gazu stali odpornych na pełzanie. Klasyfikacja

Uwagi

1. Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 17-24.

2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).