Charakterystyki użytkowe materiału komór wylotowych przegrzewacza pary po przekroczeniu obliczeniowego czasu pracy

• Autorzy: Cieśla M. , Dobrzański J. , Junak G.

Warianty tytułu

EN

Utility characteristics of a superheater outlet chamber material after overrunning the computational service life

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcono ocenie wpływu długotrwałej eksploatacji na właściwości mechaniczne stali X20CrMoV11.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary. Materiał do badań stanowiła stal w stanie wyjściowym i po wieloletniej eksploatacji (>100 tys. godzin). Wyznaczono podstawowe właściwości mechaniczne, próg kruchości badanych materiałów i ich odporności na kruche pękanie (?u). Przeprowadzono badania laboratoryjne symulujące procesy niszczenia zachodzące w warunkach pracy obiektu. Wyznaczono charakterystyki krótkotrwałego (przyspieszonego) pełzania, zmęczenia niskocyklowego oraz zmęczenia cieplno-mechanicznego materiału. Próby zmęczenia niskocyklowego wykonano w temperaturze pokojowej oraz 550oC, natomiast zmęczenia cieplno-mechanicznego w zakresie zmiany temperatury 250oC-550oC. Wiedza zdobyta w tym zakresie może być pomocna przy prognozowaniu trwałości obiektów wykonanych ze stali X20CrMoV11.1 eksploatowanych w warunkach obciążeń cieplno-mechanicznych.

EN

The paper focuses on evaluating the effect of long-term service on mechanical properties of the X20CrMoV11.1 steel used for superheater chambers. The test material consisted of the steel in its initial state and after long-term service (> 100k hours. The principal mechanical properties, the thresholds 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. Also, the characteristics of short-term (accelerated) creep, low-cycle fatigue and thermo-mechanical fatigue of the material were determined. The low-cycle fatigue tests were performed at room temperature and at 550oC, and the thermo-mechanical fatigue tests, at a temperature range of 250oC-550oC. The knowledge acquired in this field may be useful while forecasting the life cycle of objects made from the X20CrMoV11.1 steel, which operate under thermo-mechanical loading conditions.

Słowa kluczowe

PL

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

EN

superheater chamber; fatigue life; low cycle fatigue; thermo-mechanical fatigue; brittle cracking

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 1
• Strony: 28--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cieśla M.

autor

Dobrzański J.

autor

Junak G.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Materiałów

Bibliografia

• [1] Mutwil K., Cieśla M.: Konstrukcyjne i eksploatacyjne uwarunkowania procesów pękania komór przegrzewaczy pary. Inżynieria Materia/owa 2007, nr 6, s. 914 - 919
• [2] Okrajni J., Cieśla M., Mutwil K.: Prognozowanie trwałości elementów urządzeń energetycznych. Inżynieria Materiałowa 2005, nr1,s. 15-20
• [3] Okrani J., Mutwil K., Cieśla M., Essler W: Badania procesów pękania i ocena trwałości grodziowych przegrzewaczy pary. Konferencja naukowo-techniczna pt. "Problemy i innowacje w remontach energetycznych - PI RE 2005", Szklarska Poręba 2005
• [4] Okrajni J., Marek A., Junak G.: Description of the deformation process under thermo-mechanical fatigue. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol. 21, issues 2, April 2007, pp. 15-23
• [5] Okrani J., Plaza M., Marek A: Zmęczenie cieplno- mechaniczne elementów urządzeń energetycznych, Energetyka 2007, z. XIV
• [6] Mutwil K., Cieśla M.: Ocena wpływu podziałki króćców wlotowych na wytężenie komory przegrzewacza pary P3. X Konferencja naukowo-techniczna pt. "Projektowanie i innowacje w remontach energetycznych - PIRE 2008", Ustroń 2008. Energetyka 2008, z. XVIII, s. 85 - 88
• [7] Dobosiewicz J.: Ocena ryzyka niezawodnej eksploatacji komór przegrzewaczy kotłów parowych. Artykuł Pro Novum - Katowice. http://www.ndt-imbn.com/portal/component/option.com_docrnan/task.cat view/ gid,12/ Itemid,67/ 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 red. Adama Hernasa: Materiały i technologie do budowy kotłów nad krytycznych i spalarni odpadów. Wyd. Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Przemysłu Hutniczego w Polsce, Katowice 2009
• [11] Zbroińska E., Dobosiewicz J.: Uszkodzenia komór przegrzewaczy kotłów parowych, Energetyka 1993, nr 1
• [12] Wyrzykowski JW., 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 1999, z. 5-6
• [17] Czmochowski J., Górski A, lIuk 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 wy1ężenia 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, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 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 machanics toughness tests, Part 1. Method for determination of K,c, critical CTOD and critical J values of metallic materials
• [25] Dobrzański J.: Materiałoznawcza interpretacja trwałości stali dla energetyki, Monografia, Open Access Library, 2011, Vol. 3