Wpływ długotrwałej eksploatacji na charakterystyki mechaniczne stali X20CrMoV12.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary

• Autorzy: Cieśla M. , Junak G.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of effect of long-term service on mechanical characteristics of X20CrMoV12.1 steel used for superheater chambers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy oceny wpływu długotrwałej eksploatacji na właściwości mechaniczne stali X20CrMoV12.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary. Materiał do badań stanowiła stal w stanie wyjściowym i po eksploatacji przez 142 tys. godzin. Wyznaczono próg kruchości badanych materiałów i ich odporności na kruche pękanie (bu). Przeprowadzono badania laboratoryjne symulujące procesy niszczenia zachodzące w warunkach pracy obiektu. Wyznaczono charakterystyki zmęczenia niskocyklowego oraz zmęczenia cieplno-mechanicznego materiału. Próby zmęczenia niskocyklowego wykonano w temperaturze pokojowej oraz w 550°C, natomiast zmęczenia cieplno- mechanicznego w zakresie zmiany temperatury 250÷550°C. Badania prowadzono na sterowanej cyfrowo maszynie wytrzymałościowej MTS-810. Wiedza zdobyta w tym zakresie może być pomocna przy prognozowaniu trwałości obiektów wykonanych ze stali X20CrMoV12.1 eksploatowanych w warunkach obciążeń cieplno-mechanicznych.

EN

The paper focuses on evaluating the effect of long-term service on the mechanical properties of X20CrMoV12.1 steel used for superheater chambers. The test material consisted of the steel in its initial state and after operating for 142 thousand hours. The tresholds of brittleness and resistance to brittle cracking (?u) were determined for the investigated material. Laboratory tests simulating the failure processes which take place in normal operating conditions were carried out. Moreover, the characteristics of low-cycle and thermomechanical fatigue of the material were determined. The low-cycle fatigue tests were performed at room temperature and at 550°C, whereas the thermomechanical fatigue tests, in the temperature range of 250÷550°C. The tests were conducted on a numerically controlled fatigue testing machine, MTS-810. The knowledge acquired in this field may be useful when forecasting the life cycle of objects made from X20CrMoV12.1 steel, which operate under thermomechanical loading conditions.

Słowa kluczowe

PL

komora przegrzewacza pary; trwałość; zmęczenie niskocyklowe; zmęczenie cieplno-mechaniczne; kruche pękanie

EN

superheater chamber; durability; low-cycle fatigue; thermomechanical fatigue; brittle fracture

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 6
• Strony: 908--916
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cieśla M.

autor

Junak G.

• Katedra Technologii Materiałów, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] Mutwil K., Cieśla M.: Konstrukcyjne i eksploatacyjne uwarunkowania procesów pękania komór przegrzewaczy pary. Inżynieria Materiałowa 6 (2007) 914÷919.
• [2] Okrajni J., Cieśla M., Mutwil K.: Prognozowanie trwałości elementów urządzeń energetycznych. Inżynieria Materiałowa 1 (2005) 15÷20.
• [3] Okrani J., Mutwil K., Cieśla M., Essler W.: Badania procesów pękania i ocena trwałości grodziowych przegrzewaczy pary. Konf. nt.: Problemy i innowacje w remontach energetycznych – PIRE 2005, Szklarska Poręba (2005).
• [4] Okrajni J., Marek A., Junak G.: Description of the deformation process under thermomechanical fatigue. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 21 (2) (2007) 15÷23.
• [5] Okrajni J., Plaza M., Marek A.: Zmęczenie cieplno-mechaniczne elementów urządzeń energetycznych. Energetyka XIV (2007).
• [6] Mutwil K., Cieśla M.: Ocena wpływu podziałki króćców wlotowych na wytężenie komory przegrzewacza pary P3. X Konferencja Naukowo- Techniczna nt. Projektowanie i Innowacje w Remontach Energetycznych – PIRE 2008, Ustroń 26÷28.11.2008. Energetyka XVIII (2008) 85÷88.
• [7] Dobosiewicz J.: Ocena ryzyka niezawodnej eksploatacji komór przegrzewaczy kotłów parowych. Pro Novum, Katowice. http://www.ndtimbn. com/portal/component/option,com_docman/task,cat_view/gid,12/ Itemid,67/ z dnia 26.11.2009.
• [8] Dobosiewicz J.: Badania diagnostyczne urządzeń cieplno-mechanicznych w energetyce. Biuro Gamma, Warszawa (1999).
• [9] Hernas A., Dobrzański J.: Trwałość i niszczenie elementów kotłów i turbin parowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice (2003).
• [10] Praca zbiorowa pod redakcją Adama Hernasa: Materiały i technologie do budowy kotłów nadkrytycznych i spalarni odpadów. Wydawnictwo Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Przemysłu Hutniczego w Polsce, Katowice (2009).
• [11] Zbroińska E., Dobosiewicz J.: Uszkodzenia komór przegrzewaczy kotłów parowych. Energetyka 1 (1993).
• [12] Wyrzykowski J. W., Pleszakow E., Sieniawski J.: Odkształcanie i pękanie metali. WNT, Warszawa (1999).
• [13] German J., Biel-Gołaska M.: Podstawy i zastosowanie mechaniki pękania w zagadnieniach inżynierskich. Instytut Odlewnictwa, Kraków (2004).
• [14] Kocańda A.: Trwałość zmęczeniowa stali narzędziowych do obróbki plastycznej na zimno przy małej liczbie cykli obciążeń. Praca doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa (1976).
• [15] Żuchowski R.: Zmęczenie cieplne metali i elementów konstrukcji. Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Seria Monografie 15 (1981).
• [16] Rusiński E., Smolnicki T., Wyszyński J.: Numeryczna symulacja wytężenia komory drugiego stopnia przegrzewacza w kotłach Elektrowni Turów. Przegląd Mechaniczny Zeszyt 5-6 (1999).
• [17] Czmochowski J., Górski A., Iluk A., Wyszyński J.: Numeryczna weryfikacja wytężenia przegrzewacza grodziwego kotła energetycznego. VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa Computer Aided Engineering, Polanica Zdrój (2002).
• [18] Mutwil K., Cieśla M.: Ocena wytężenia komór przegrzewaczy pary w ustalonych warunkach pracy kotła energetycznego. VII Międzynarodowa Konferencja Naukowa Computer Aided Engineering, Polanica Zdrój (2004).
• [19] Neimitz A.: Mechanika pękania. PWN, Warszawa (1998).
• [20] Neimitz A., Dzioba I., Graba M., Okrajni J.: Ocena wytrzymałości, trwałości i bezpieczeństwa pracy elementów konstrukcyjnych zawierających defekty. Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce (2008).
• [21] Bochenek A.: Elementy mechaniki pękania. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej (1998).
• [22] German J.: Podstawy mechaniki pękania. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków (2005).
• [23] PN-87/H-04335: Metoda badania odporności na pękanie w płaskim stanie odkształcenia. PKN, MiJ (1987).
• [24] BS7448, Part 1:1991: Fracture mechanics toughness tests. Part 1. Method for determination of KIc, critical CTOD and ctitical J values of metallic materials.