Zmiana mikrostruktury złączy spawanych nadstopów żelaza IN 519 i H39WM w eksploatacji

• Autorzy: Jasiński W. , Zawada P.

Warianty tytułu

EN

The change to microstructure of joints of welded iron superalloys IN 519 and H39WM during operation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jedną z metod otrzymywania wodoru jest reforming parowy. Endotermiczny proces rozkładu mieszaniny metanu z parą wodną pod ciśnieniem do 4,0 MPa prowadzony jest w temperaturze do 780°C, w odlewanych odśrodkowo austenitycznych rurach wypełnionych katalizatorem niklowym. Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury złączy spawanych odlewanych odśrodkowo rur katalitycznych ze stopu drugiej generacji IN 519 oraz stopu trzeciej generacji H39WM. Badania przeprowadzono na spoinach czołowych pobranych z obszaru wlotu substratów o temperaturze ok. 500°C oraz obszaru maksymalnej prędkości pełzania rur. W warunkach pracy reformerów amoniaku temperatura ścianki zewnętrznej rur, przy wylocie produktów, zbliża się do 900°C, przy ciśnieniu wewnętrznym do 4,0 MPa. Efektem długotrwałej eksploatacji są zmiany fazowe i strukturalne zależne od lokalnej temperatury materiału rury. Zmiany te wpływają na właściwości mechaniczne materiału rur i przyczyniają się do inicjacji procesu pełzania objawiającego się makroskopowo lokalnym powiększeniem średnicy rur. Krańcowym stadium procesu wysokotemperaturowej degradacji mikrostruktury są makropęknięcia doprowadzające do utraty szczelności rur.

EN

Steam reforming is one of the methods to produce hydrogen. The endothermic decomposition process of the mixture consisting of methane and water vapour under a pressure up to 4,0 MPa is conducted at a temperature up to 780°C in austenite pipes cast centrifugally and filled with nickel catalytic agent. The results of microstructure tests of the welded joints of catalytic pipes cast centrifugally, made of second generation alloy lN 519 and third generation alloy H39WM were presented The tests were conducted on butt welds drawn from the area of the substrate inlet of a temperature approx. 500°C and from the area of maximum speed of pipe creep. The temperature of the pipe external wall at the outlet of the products approaches 900°C under the operation conditions of ammonia reformers when the internal pressure is up to 4,0 MPa. Long-lasting operation results in phase and structural changes depending on the local temperature of the pipe material. These changes affect the mechanical properties of the pipe material and contribute to initiation of creep process which manifests itself in macroscopic aspect as a local increase in the diameter of the pipes. The extreme stage of the high-temperature degradation of the microstructure reveals as macrocracks leading to the loss of pipe leak-tightness.

Słowa kluczowe

PL

mikrostruktura; złącze spawane; nadstop żelaza

EN

microstructure; welded joint; iron superalloy

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Przegląd Spawalnictwa
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 80, nr 5
• Strony: 36--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il.

Twórcy

autor

Jasiński W.

autor

Zawada P.

• Politechnika Szczecińska

Bibliografia

• [1] Ibaňez R., Almeida Soares G., Almeida L., May l.: Effects of Si Content on the Microstructure of Modified-HP Austenitic Steels, Materials Characterization, 1993.
• [2] Mikułowski B.: Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe - Nadstopy, Wydawnictwo AGH, Kraków, 1997.
• [3] Jasiński W., Ustasiak M.: Zmiana właściwości materiału rur katalitycznych reformera, Inżynieria Materiałowa, 6/1999.
• [4] Rodriguez J., Haro S., Velasco A., Colas R.: A metallographic study of aging in a cast heat-resisting alloy, Materials Characterization, 2000.
• [5] Jasiński W.: Właściwości materiału rur katalitycznych reformera, Proceedings of the V International Conference Surface Treatments, 18-20 September 2002, Kule koło Częstochowy, Poland, 2002.
• [6] Jasiński W.: The Changes of the Reforming Catalytic Tubes Material Structures, Materials Science (Medżiagotyra), 8/2002.
• [7] Ray A. K., Sinha S. K., Tiwari Y. N., Swaminathan J., Das G., Chaudhuri S., Singh R.: Analysis of failed reformer tubes, Engineering Failure Analysis, 2003.
• [8] Jasiński W.: Analiza fazowa materiału rur katalitycznych reformerów amoniaku, Inżynieria Materiałowa, 6/2003.
• [9] Almeida L. H., Riberio A. F., May l. L.: Microstructural Characterization of modified 25Cr-35Ni centrifugally cast steel furnace tubes, Materials Characterization, 2003.
• [10] Jasiński W., Zawada P.: Struktura odlewanych odśrodkowo rur katalitycznych po długotrwałej eksploatacji, Archiwum Odlewnictwa, 3/2003.
• [11] Chen Q.Z.,ThomasC. W., Knowles D. M.: Characterisation of 20Cr32Ni1Nb alloys in as-castand Ex-Service conditions by SEM, TEM and EDX', Materials Science and Engineering, Vol. A374, 2004.
• [12] Jasiński W., Kubicki J., Zawada P.: Procesy wydzieleniowe w początkowym stadium eksploatacji nadstopu Manaurite XM, Archiwum Odlewnictwa, 4/2004.
• [13] Guan K., Xu H., Wang Z.: Analysis of failed ethylene cracking tubes, Engineering Failure Analysis, 2005.
• [14] Jasiński W., Zawada P.: Degradacja rur katalitycznych ze staliwa IN 519 w warunkach reformingu parowego, Inżynieria Materiałowa, 3/2006.
• [15] Jasiński W., Zawada P.: Mikrostruktura nadstopu H39WM po 6-letniej eksploatacji, Archiwum Odlewnictwa, 18/2006.