Charakterystyki zmęczeniowe stali X10CrWMoVNb9-2 w warunkach zmiennych obciążeń cieplnych i mechanicznych

• Autorzy: Junak G. , Cieśla M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2016.8.6

Warianty tytułu

EN

Fatigue characteristics of the X10CrWMoVNb9-2 steel under conditions of variable thermal and mechanical load

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wysokoprężne rurociągi pary podczas eksploatacji szczególnie w trakcie odstawień i uruchamiania bloku energetycznego narażone są na oddziaływanie zarówno zmiennej temperatury, jak i obciążeń mechanicznych. W takich warunkach może wystąpić pękanie materiału w procesach zmęczenia cieplno-mechanicznego często o charakterze niskocyklowym. Niejednokrotnie decyduje to o trwałości instalacji rurociągowej. W pracy przeprowadzono próby izotermicznego zmęczenia niskocyklowego w temp. 600oC jak również zróżnicowane warianty zmęczenia cieplno-mechanicznego w zakresie zmian temperatury 200−600oC. Materiał do badań pobrano z rury ze stali X10CrWMoVNb9-2 stosowanej na rurociągi pary świeżej. Badano relacje pomiędzy trwałością w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego i izotermicznego zmęczenia niskocyklowego. Wyniki badań wykazały, że niskocyklową trwałość materiału określoną w warunkach izotermicznych można porównywać z określoną w badaniach zmęczenia cieplno-mechanicznego realizowanego w przeciw fazie przy podobnym zakresie odkształcenia plastycznego De pl.

In the course of operation, and particularly during downtimes and start-ups of power units, high-pressure steam pipelines are affected by the impact of variable temperature as well as mechanical loads. Under such conditions, the material they are made of is exposed to cracking in processes of thermal and mechanical fatigue, often bearing low-cycle characteristics. In numerous cases, the foregoing is decisive of the equipment service life. This paper provides a discussion on tests of isothermal low cycle fatigue conducted under the temperature of 600oC as well as diverse scenarios of thermal and mechanical fatigue with the temperature ranging from 200−600oC. The test material was sampled from a pipe made of the X10CrWMoVNb9-2 steel, typically used to construct fresh steam pipelines. The studies focused on relations between durability under conditions of thermal-mechanical fatigue and durability in isothermal low-cycle fatigue. The results showed that low cycle durability of the material as described under isothermal conditions can be compared with durability determined in thermo-mechanical fatigue tests performed out-of-phase with a similar range of plastic strain De pl.

Słowa kluczowe

PL

zmęczenie niskocyklowe; zmęczenie cieplno-mechaniczne; trwałość zmęczeniowa; właściwości mechaniczne; rurociągi energetyczne

EN

low-cycle fatigue; thermo-mechanical fatigue; pipelines energetic; fatigue life

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 83, nr 8
• Strony: 340--343
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Junak G.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Cieśla M.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

Bibliografia

• [1] Cieśla Marek, Rafał Findziński, Grzegorz Junak, Tomasz Kawała. 2015. The effect of heat treatment parameters on mechanical characteristics of 10CrMo9-10 steel tube bends. Arch. Metall. Mater. 60(4): 2971−2976.
• [2] Marek Anżelina, Jerzy Okrajni. 2014. Local stress-strain behavior of a high-temperature steam valve under transient mechanical and thermal loading. J. Mater. Eng. Perform. 23(1): 31−38.
• [3] Zieliński Andrzej, Janusz Dobrzański, Tomasz Jóźwik. 2012. Assessment of loss in life time of the primary steam pipeline material after long-term service under creepconditions, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 54 (1): 67−74.
• [4] Hernas Adam, Janusz Dobrzański. 2003. Durability and damage of boiler and steam turbine components, Publishing House of the Silesian University of Technology.
• [5] Cieśla Marek, Grzegorz Junak. 2015. The influence of load history on durability of P92 steel used for the construction of energy pipelines. Arch. Metall. Mater. 60(3A), 1853−1857.
• [6] Cieśla Marek, Grzegorz Junak. 2011. Wpływ długotrwałej eksploatacji na charakterystyki mechaniczne stali X20CrMoV12.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary. Inżynieria Materiałowa 6: 908−916
• [7] Okrajni Jerzy, Kazimierz Mutwil. 2012. Diagnozowanie stanu naprężenia w grubościennych elementach rurociągów energetycznych, Energetyka 39−43.
• [8] Twardawa Mariusz. 2015. Zmęczeniowe uwarunkowania trwałości stopów stosowanych na elementy grubościenne bloków energetycznych o parametrach nadkrytycznych, Rozprawa doktorska, Gliwice.
• [9] Cieśla Marek, Janusz Tomczak, Eugeniusz Hadasik, Rafał Findziński, Tomasz Kawała. 2014. Operational characteristics of high-temperature creepresistant X10CrMoVNb9-1 steel tube bends produced by heat-induction bending, Metallurgy-Metallurgical Engineering News VII.
• [10] Cieśla Marek, Rafał Findziński, Grzegorz Junak. 2015. Durability of tube bends made of the 14MoV6-3 steel under low-cycle fatigue conditions and creepat a temperature of 500°C; Solid State Phenomena 226: 79−86.
• [11] Junak Grzegorz, Marek Cieśla. 2011. Low-cycle fatigue of P91 and P92 steels used in the power engineering industry. Achievements in mechanical and materials engineering. AMME’2011. Programme and proceedings of the nineteenth international scientific conference, Gliwice - Wrocław, International OCSCO World Press, 68−69.
• [12] Mroziński Stanisław, Grzegorz Golański, Jacek Słania. 2015. Wpływ obróbki cieplnej na właściwości zmęczeniowe staliwa L21HMF, Energetyka 2015 668−671.
• [13] Junak Grzegorz, Marek Cieśla. 2011. Wpływ obciążeń stopniowanych na trwałość niskocyklowąstosowanych w energetyce stali P91 i P92. Inżynieria Materiałowa 32(5): 862−867.
• [14] Hähner Peter et al. 2008. Research and development into a European code-of-practice for strain-controlled thermo-mechanical fatigue testing, International Journal of Fatigue, 30(2): 372−381.

Uwagi

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