Charakterystyka warstw tlenkowych powstałych na stali P91 długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze

• Autorzy: Gwoździk M.

Warianty tytułu

EN

Characterization of oxide layers formed on P91 steel long-term operated at an elevated temperature

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera wyniki badań dotyczących analizy powstawania warstw tlenkowych na stali P91 długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze. Wykonano rentgenowskie badania strukturalne (XRD) (rys. 6). Badania rentgenograficzne przeprowadzono na powierzchni wewnętrznej rury, następnie powierzchnię warstwy spolerowywano na głębokość 3÷4 mm i ponownie wykonywano pomiary dyfrakcyjne w celu określenia poszczególnych warstw tlenkowych. Przeprowadzono obserwacje mikroskopowe za pomocą mikroskopu świetlnego (rys. 2÷4, 7, 8). Analizę składu chemicznego materiału rodzimego wykonano metodą emisyjnej spektroskopii iskrowej (tab. 1), natomiast poszczególnych warstw tlenkowych na mikroskopie skaningowym (EDS) (tab. 2). Badania miały na celu określenie rodzaju poszczególnych warstw tlenkowych powstałych na badanej stali. Stwierdzono, że w wyniku długotrwałej eksploatacji stali P91 w temperaturze 535°C powstaje trójstrefowa warstwa tlenków. Na powierzchni wewnętrznej rury występuje hematyt. Następnie poniżej hematytu pojawia się magnetyt. Idąc dalej w głąb warstwy występuje spinel, tj. mieszanina magnetytu i chromitu.

EN

The paper contains results of studies into the formation of oxide layers on P91 steel long-term operated at an elevated temperature. X-ray structural examinations (XRD) were carried out (Fig. 6). X-ray studies were carried out on the inner surface of the tube, and then the layer surface was polished down to 3÷4 ?m and the diffraction measurements were performed again to determine individual oxide layers. Microscope observations using an light microscope were performed (Fig. 2÷4, 7, 8). The native material chemical composition was analyzed by means of emission spark spectroscopy (Tab. 1), while that of individual oxide layers on a scanning microscope (EDS) (Tab. 2). Examinations were aimed at determination of the type of individual oxide layers formed on the steel studied. It has been found that a three-zone oxide layer is formed as a result of long-term operation of P91 steel at the temperature of 535°C. Hematite occurs on the inner surface of the tube. Then magnetite appears below hematite. Going deeper into the layer there is a spinel, i.e. a mixture of magnetite and chromite.

Słowa kluczowe

PL

stal P91; warstwy tlenkowe; rentgenowskie badania strukturalne (XRD); mikroskopia skaningowa (EDS)

EN

P91 steel; oxide layers; X-ray structural examinations (XRD); scanning microscopy (EDS)

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 2
• Strony: 128--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gwoździk M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Częstochowska,

Bibliografia

• [1] Stachura S., Gwoździk M., Golański G.: Optimalization of structure and mechanical properties of 10CrMo9-10 steel for use in elevated temperature applications. 5th International Conference of Phd Students. University of Miskolc, Hungary. 14-20 August 2005, pp. 421-426.
• [2] Gwoździk M., Stachura S., Golański G.: Segregacja fosforu w ulepszonej cieplnie stali 10CrMo9-10. VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa. Nowe technologie i osiągnięcia w metalurgii i inżynierii materiałowej. Częstochowa 2005, s. 445-448.
• [3] Stachura S., Gwoździk M., Stradomski Z.: Charakterystyka stali nowej generacji dla bloków energetycznych. Energetyka 2/2010, s. 94-102
• [4] Stachura S., Gwoździk M., Stradomski Z.: Mikrostruktura i mechanizmy umocnienia w staliwie martenzytycznym. Materials Engineering 2010, Material and exploitation problems in modern Materials Engineering. Collective monograph. Ed. By Zbigniew Stradomski. Monografie nr 6. Wydawnictwo Wydziału Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2010, s. 94-110.
• [5] Hald J: Microstructure and long-term creep properties of 9-12%Cr steels. International Journal of Pressure Vessels and Piping 85 (2008) pp. 30-37.
• [6] Vaillant J.C., Vandenberghe B., Hahn B., Heuser H., Jochum C.: T/P23, 24, 911 and 92: New grades for advanced coal-fired power plants – Properties and experience. International Journal of Pressure Vesseles and Piping 85, 2008, pp. 38-46.
• [7] Lepingle V., Louis G., Allue D., Lefebvre B., Vandenberghe B.: Steam oxidation resistance of new 12%Cr steels : Comparison with some other ferritic steels. Corrosion Science 50, 2008, pp. 1011-1019.
• [8] Ennis P.J., Quadakkers W.J.: Implication of steam oxidation for the service life of high-strength martensitic steel components in high temperature plant. International Journal of Pressure Vessels and Piping 84, 2007, pp. 82-87.
• [9] Ennis P.J., Quadakkers W.J.: Mechanism of steam oxidation in high strength martensitic steels. International Journal of Pressure Vessels and Piping 84, 2007, pp. 75-81.
• [10] Żurek J., Wessel E., Niewolak L., Schmitz F., Kern T.U., Singheiser L., Quadakkers W.J.: Anomalous temperature dependence of oxidation kinetics during steam oxidation of ferritic steels in the temperature range 550- 650oC. Corrosion Science 46, 2004, pp. 2301-2317.
• [11] Laverede D., Gomez-Acebo T., Castro F.: Continuous and cyclic oxidation of T91 ferritic steel under steam. Corrosion Science 46, 2004, pp. 2301-2317.
• [12] Hernas A., Moskal G. Augustyniak B., Chmielewski M.: Degradacja austenitycznej stali 321H podczas długotrwałej eksploatacji. Energetyka. Zeszyt tematyczny nr XIX, Projektowanie i innowacje remontowe w energetyce, 2009, s. 65-69.
• [13] Hernas A., Moskal G. Przegaliński K.: Degradacja stali T91 oraz HCM12(A) po 70000 godzinach ekspozycji w kotle. Energetyka. Zeszyt tematyczny nr XIX, Projektowanie i innowacje remontowe w energetyce, 2009, s. 69-72.
• [14] Klepacki F., Wywrot D.: Trwałość wężownic przegrzewaczy wtórnych w warunkach niskoemisyjnego spalania. XII Sympozjum Informacyjno- Szkoleniowe. Diagnostyka i remonty urządzeń cieplno-mechanicznych elektrowni. Modernizacja urządzeń energetycznych w celu przedłużania ich eksploatacji powyżej 300000 godzin. Wisła 2010, s. 29-35
• [15] PN-EN 10302 Stale, stopy niklu i kobaltu żarowytrzymałe.