Study of selected usable properties of the top layers of weld overlays produced by laser technology for applications in the power industry

• Autorzy: Napadłek W. , Woźniak A. , Chrzanowski W.

Warianty tytułu

PL

Badanie wybranych właściwości użytkowych warstw wierzchnich napoin wytworzonych technologią laserową do zastosowań w energetyce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of laboratory tests of test specimens produced by multi-layer laser padding alloy Stellit Co-6 powder on a substrate with heat-treated X22CrMoV12-1 alloy steel. Multilayer laser padding was performed on a TRUMPF TruLaser Cell 3008. The formed weld overlays surface was studied using an optical microscope. Selected usable properties, such as surface topography, microstructure, hardness and erosion resistance were studied. During the analysis, areas of cross-sections test specimens after multilayer laser padded, in the connection zone of the substrate material with weld overlay, no cracks and no discontinuities in weld overlay were found in the substrate. As a result of conducted experiments, regular, repetitive weld overlays with characteristic directional crystallization were obtained. A microstructure with different growth directions with respect to the surface of the substrate shaped coniferous dendrites was obtained. The hardness of the weld overlays was in the range from 420 to 620 HV0.1, and in the heat affected zone, in the range of 320 to 420 HV0.1. Significant increases in erosion resistance of the surface layer of Stellite type Co-6 weld overlay produced by laser in comparison with the parent material after hardening were found.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych próbek wytworzonych metodą wielowarstwowego napawania laserowego stopowym proszkiem typu Stellit Co-6 na podłożu ze stali stopowej X22CrMoV12-1. Wielowarstwowe napawanie laserowe przeprowadzono na stanowisku TruLaser Cell 3008 firmy TRUMPF. Powierzchnię wytworzonych napoin obserwowano na mikroskopie optycznym oraz badano wybrane właściwości użytkowe takie jak: topografia powierzchni, mikrostruktura, twardość i odporność na zużycie erozyjne. Analizując powierzchnie przekrojów poprzecznych próbek po wielowarstwowym napawaniu laserowym, nie stwierdzono pęknięć i nieciągłości w napoinie w strefie połączenia materiału podłoża z napoiną ani w podłożu. W wyniku przeprowadzonych eksperymentów uzyskano napoiny o regularnym i powtarzalnym kształcie z charakterystyczną kierunkową krystalizacją. Uzyskano mikrostrukturę w kształcie iglastych dendrytów o różnych kierunkach wzrostu względem powierzchni podłoża. Twardość napoin mieściła się w zakresie od 420 do 620 HV0,1, a w strefie wpływu ciepła w zakresie od 320 do 420 HV0,1. Stwierdzono znaczący wzrost odporności na erozję warstwy wierzchniej napoiny stellitowej typu Co-6 wytworzonej techniką laserową w porównaniu z materiałem rodzimym po hartowaniu.

Słowa kluczowe

EN

steam turbine blade; laser weld overlay; Stellit; top layer; microstructure; hardness; erosion resistance

PL

łopatka turbiny parowej; napoina; Stellit; warstwa wierzchnia; mikrostruktura; twardość; odporność na zużycie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 1
• Strony: 81--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Napadłek W.

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gen. W. Urbanowicza Str. 2, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Woźniak A.

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gen. W. Urbanowicza Str. 2, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Chrzanowski W.

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gen. W. Urbanowicza Str. 2, 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Dobosiewicz J.: Niektóre przyczyny uszkodzeń łopatek roboczych turbin parowych. Energetyka, Biuletyn Pronovum nr 1/2003, s. 395–400.
• 2. Chmielniak J.T.: Maszyny przemysłowe. Wydawnictwo Politechniki Ś1ąskiej, Gliwice 1997.
• 3. Heidari M., Amini K.: Structural modification of a steam turbine blade, published under licence by IOP Publishing Ltd, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 203, conference 1.
• 4. Kwok C.T.: Laser Surface Modification of Alloys for Erosion and Corrosion Resistance March 2012, Edition: 1stPublisher: WoodheadEditor: Chi Tat Kwok ISBN: 978-0-85709-015-1.
• 5. Mendez P.F., Barnes N., Bell K., Borle S.D., Gajapathi S.S., Guest H., Izadi S.D., Gol A.K., Wood G.: Welding processes for wear resistant overlays, Journal of Manufacturing Processes16, 2014, 4–25, doi.org/10.1016/j.jmapro.2013.06.011.
• 6. Stringer J.: Role of coatings in energy-producing systems: An overview Volume 87, March 1987, pp. 1–10. doi.org/10.1016/0025-5416(87)90355-7.
• 7. http://www.alfa-tech.com.pl/stale-wysokostopowe-o-specjalnych-wlasnosciach-stal-do-pracy-przypodwyzszonych-temperaturach.html.
• 8. Dobrzański L.A., Dobrzańska-Danikiewicz A.D.: Obróbka powierzchni materiałów inżynierskich. Open Access Library, 2011, vol. 5.
• 9. Bartkowski D.: Kompozytowe warstwy powierzchniowe w układzie osnowa metaliczna – faza międzywęzłowa napawane laserowo na niskowęglowych stalach konstrukcyjnych, praca doktorska, Poznań 2015.
• 10. Bartkowski D., Młynarczak A., Piasecki A., Dudziak B., Gościański B., Bartkowska A.: Microstructure, microhardness and corrosi on resistance of Stellite-6 coatings reinforced with WC particles using laser cladding, Optical & Laser Technology, 2015, vol. 68, pp. 191–201.
• 11. Nurbanasaria M., Abdurrachimb M.: Crack of a first stage blade in a steam turbine Case Studies in Engineering Failure Analysis, Volume 2, Issue 2, October 2014, Pages 54–60. doi.org/10.1016/j.csefa.2014.04.002.
• 12. Kathuria Y.P.: Some aspects of laser surface cladding in the turbine industry Surface and Coatings Technology 132, 2000, 262–269.
• 13. Pilarczyk J., Pilarczyk J.: Spawanie i napawanie elektryczne metali. Wyd. Śląsk, Katowice 1996.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).