Microscopic analysis of the influence of multiple thermal cycles on simulated haz toughness in P91 steel

• Autorzy: Łomozik M. , Zielińska-Lipiec A.

Warianty tytułu

PL

Mikroskopowa analiza wpływu wielokrotnych cykli cieplnych symulowanej SWC stali P91 na jej własności plastyczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The X10CrMoVNb 9.10 steel, known under the designation T/P91, has been characterized. That up-to-date steel is intended for long-lasting service at elevated temperatures and is used for welded structures in the power industry. Due to the limited weldability of the P91 steel, which manifests itself by the necessity of preheating before welding and post-weld heat treatment of welded joints, examinations of the influence of welding thermal cycles on the toughness of coarse grained regions of the heat affected zonę (HAZ) have been performed. The simulation techniąue was applied to produce the following coarse-grained HAZ regions: CGHAZ, ICCGHAZ and SRCGHAZ, the fine-grained FGHAZ region and the HAZ region subjected to a tempering cycle (temper-bead). On specimens with the simulated HAZ regions the impact absorbed energy was determined, Vickers hardness was measured and metallographic microscopic examinations have been performed. The examination results are presented in the form of diagrams and photographs of microstructures. Because both the initial microstructure of the P91 steel and the microstructures produced by multiple welding thermal cycles have a needle like morphology, it was difficult to tracę significant changes in the microstructure of simulated HAZ regions only by the light microscope. That is why a trial was undertaken to analyze the changes, which occur in the microstructure of the P91 steel, by the electron transmission microscope (TEM). The TEM examination madę possible the clarification of a regularity concerning the absorbed energy and hardness dependence on the cooling time in the temperaturę rangę from 800 to 500°C (t8/5 cooling time), which is specially distinct in the SRCGHAZ rangę.

PL

W artykule scharakteryzowano stal w gatunku X10CrMoVNb9.10 znaną pod oznaczeniem T/P91. Stal ta jest nowoczesną stalą przeznaczoną do długotrwałej eksploatacji w podwyższonych temperaturach i jest stosowana na spawane konstrukcje energetyczne. W związku z ograniczoną spawalnością stali P91, która przejawia się koniecznością podgrzewania wstępnego stali przed spawaniem a następnie obróbki cieplnej gotowego złącza po spawaniu, przeprowadzono badania wpływu cykli cieplnych spawania na własności plastyczne gruboziarnistych obszarów strefy wpływu ciepła (SWC). Badania były prowadzone w oparciu o technikę symulacji i dotyczyły obszarów gruboziarnistych SWC: CGHAZ, ICCGHAZ i SRCGHAZ, obszaru o strukturze drobnoziarnistej FGHAZ oraz obszaru SWC poddanego oddziaływaniu cyklu cieplnego odpuszczającego (temper bead). W dalszej kolejności na próbkach z symulowanymi obszarami SWC przeprowadzono badania pracy łamania, pomiary twardości oraz badania metalograficzne mikroskopowe. Wyniki tych badań przedstawiono w formie wykresów i zdjęć mikrostruktur. Ponieważ zarówno struktura wyjściowa stali P91, jak i struktury powstające w rezultacie oddziaływania wielokrotnych cykli cieplnych mają morfologię iglastą, trudno było prześledzić znaczące zmiany w mikrostrukturze symulowanych obszarów SWC tylko i wyłącznie przy użyciu mikroskopu świetlnego. Dlatego podjęto próbę przeanalizowania zmian zachodzących w mikrostrukturze stali P91 za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). Badania przy użyciu mikroskopu elektronowego umożliwiły wyjaśnienie pewnej prawidłowości dotyczącej zależności pracy łamania i twardości od wartości czasu stygnięcia w zakresie temperatur od 800 do 500 °C (czas tg/s), która jest szczególnie widoczna w obszarze SRCGHAZ.

Słowa kluczowe

EN

T/P91 steel; head affected zone; microscopic analysis

PL

stal T/P91; strefa wpływu ciepła; analiza mikroskopowa; własności stali

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 53, iss. 4
• Strony: 1025--1034
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łomozik M.

autor

Zielińska-Lipiec A.

• INSTITUTE OF WELDING, 44-100 GLIWICE, 16/18 BŁ. CZESŁAWA STR., POLAND

Bibliografia

• [1] ASTM A335. Seamless Ferritic Alloy Steel Pipe for High Temperature Service.
• [2] The P91 Book. Ferritic pipe for high temperature use in boilers and petrochemical applications. Vallourec Industries, (1992).
• [3] K. Haarmann, J. C. Vaillant,W. Bendick, A. Arbab, The T91/P91 Book. Vallourec & Mannesmann Tubes, (1999).
• [4] PN-EN 10045-1:1994 Metallic materials. Charpy impact test. Part 1: Test method.
• [5] PN-EN 1321:2000 Destructive tests on welds in metallic materials. Macroscopic and microscopic examination of welds.
• [6] M. Łomozik, Examination of changes of HAZ properties in steels under the influence of multiple welding thermal cycles based on simulation technique. Research work of the Institute of Welding in Gliwice, No Id-115, (2003), (in Polish).
• [7] PN-EN ISO 6507-1:2007 Metallic materials. Vickers hardness test. Part 1: Test method (ISO 6507-1:2005).