Microstructure and mechanical properties of a similar T24 steel welded joint after service

• Autorzy: Merda A. , Golański G. , Urbańczyk P. , Klimaszewska K.

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.0137-9941.18.2.04

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne jednoimiennego złącza spawanego stali T24 po eksploatacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The material under investigation was a welded joint made of 7CrMoVTiB10-10 (T24) steel after 36,000 hours of use at the temperature of 540°C and pressure of 27 MPa. The test samples for the study were taken from a membrane wall of a USC steam boiler. The research scope included: analysis of chemical composition of the original and the additional material (weld pass), investigation of the microstructure using optical microscopy and scanning electron microscopy, as well as tests of mechanical properties of the joint - hardness measurement. It was proved that the investigated joint was characterised by a regular structure, without any welding defects, which probably resulted from the application of the additional material based on the CrMo steel from the weld root side. The observation showed that the microstructure of the original material consisted of granular bainite with numerous precipitates. In the heat affected zone and in the weld, the microstructure of lath bainite (bainitic-martensitic microstructure) was observed, also with numerous precipitates. The hardness of the analysed joint was lower than the limiting value of 350HV.

PL

Badaniu poddano jednoimienne złącze spawane stali 7CrMoVTiB10-10 (T24) po ok. 36 000 godzinach eksploatacji w temperaturze 540°C i ciśnieniu 27 MPa. Próbki do badań pobrano z wycinka ściany szczelnej kotła energetycznego na parametry nadkrytyczne. Zakres przeprowadzonych badań obejmował: analizę składu chemicznego materiału rodzimego oraz materiału dodatkowego, badania mikrostrukturalne za pomocą mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej oraz badania właściwości mechanicznych złącza - pomiar twardości. Wykazano, że badane złącze charakteryzuje się prawidłową budową, bez niezgodności spawalniczych, co zapewne wynika z zastosowania od strony grani materiału dodatkowego na bazie stali CrMo. Przeprowadzone obserwacje wykazały, że mikrostruktura materiału rodzimego składa się z bainitu ziarnistego z licznymi wydzieleniami. W strefie wpływu ciepła i spoinie obserwowano mikrostrukturę bainitu listwowego (bainityczno-martenzytyczną) również z licznymi wydzieleniami. Twardość analizowanego złącza była niższa od wartości granicznej wynoszącej 350HV.

Słowa kluczowe

EN

T24 bainitic steel; welded joint; microstructure; mechanical properties

PL

bainityczna stal T24; jednoimienne złącze spawane; mikrostruktura; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 70, nr 2
• Strony: 37--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Merda A.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, Al. Armii Krajowej 19, 42-201 Częstochowa

autor

Golański G.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, Al. Armii Krajowej 19, 42-201 Częstochowa

autor

Urbańczyk P.

• Office of Technical Inspection Regional Branch in Katowice, Office in Dąbrowa Górnicza, ul. Przybylaka 8, 41-300 Dąbrowa Górnicza

autor

Klimaszewska K.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, Al. Armii Krajowej 19, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• 1. G. Golański, J. Jasiak, J. Słania, C. Kolan. Charakterystyka bainitycznej stali 7CrMoVTiB10-10 (T24). Inżynieria Materiałowa, 2015 (4), p. 183-189.
• 2. W. Bendrick, J. Gabrel, B. Hahn, B. Vandenberghe. New low alloy heat resistant ferritic steels T/P23 and T/P24 for power plant application. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2012, 84, p. 13-20.
• 3. G. Golański, S. Stachura. Charakterystyka nowych niskostopowych stali dla energetyki. Hutnik - Wiadomości Hutnicze, 2009 (9), p. 679-683.
• 4. F.B. Pickering. Historical development and microstructure of high chromium ferritic steels for high temperature applications. Microstructural development and stability in high chromium ferritic power plant steels. In: Strang A., Gooch D.J. (Ed.), The Institute of Materials, London: 1997, p. 1-29.
• 5. A.Ziewiec, K. Pańcikiewicz, E. Tasak. Pękanie spoin w stali 7CrMoVTiB10-10 (T24) w czasie spawania, uruchamiania i eksploatacji bloków energetycznych. Przegląd Spawalnictwa, 2012 (5), p. 2-7.
• 6. G. Golański, J. Jasak, J. Słania. Microstructure, properties and welding of T24 steel - critical review. Kovove Mater., 2014, 52, p. 1-8.
• 7. K. Pańcikiewicz, S. Kwiecień, E. Tasak. Właściwości połączeń spawanych stali 7CrMoVTiB10-10 (T24) po obróbce cieplnej. Przegląd Spawalnictwa, 2012 (1), p. 15-17.
• 8. A.Ziewiec, S. Parzych, E. Tasak. Skłonność do pęknięć zimnych stali bainitycznej stosowanej w podwyższonych tempe- raturach. Hutnik - Wiadomości Hutnicze, 2011 (12), p. 978-981.
• 9. E. Tasak, A. Ziewiec, K. Pańcikiewicz. Problemy materiałowe przy wytwarzaniu ścian szczelnych kotłów energetycznych na parametry nadkrytyczne. Hutnik - Wiadomości Hutnicze, 2012 (4), p. 247-253.
• 10. M. Łomozik, M. Zeman, S. Fudali, J. Hajda. Przyczyny pękania złączy spawanych w ścianach szczelnych ze stali 7CrMoVTiB10-10 (T24). Energetyka XXI, 2010, p. 87-91.
• 11. W. Gawrysiuk. Spawanie hybrydowe (laser + MAG) paneli ścian szczelnych kotłów energetycznych stali 7CrMoVTiB10-10. Przegląd Spawalnictwa, 2014, 86 (5), p. 43-48.
• 12. Polski Komitet Normalizacyjny. PN-EN ISO 6507-1:2018-05: Metale - Pomiar twardości sposobem Vickersa - Część 1: Metoda badań. 2018.
• 13. Polski Komitet Normalizacyjny. PN-EN ISO 9015-1:2011: Badania niszczące złączy spawanych metali - Badanie twardości - Część 1: Badanie twardości złączy spawanych łukowo. 2011.
• 14. Polski Komitet Normalizacyjny. PN-EN 10216-2:2014-02: Rury stalowe bez szwu do zastosowań ciśnieniowych - Warunki techniczne dostawy - Część 2: Rury ze stali niestopowych i stopowych z określonymi właściwościami w temperaturze podwyższonej. 2014.
• 15. J. Dobrzański. Reason of analysis of welded joint cracking in membrane wall elements as a basis for manufacturing technology selection of the evaporator collector with new generation low-alloy bainitic steel for boilers with supercritical working parameters. Archives of Materials Science and Engineering, 2013, 64 (1), p. 5-14.
• 16. A. Aghajani, Ch. Somsen, J. Pesicka, W. Bendick, B. Hahn, G. Eggeler. Microstructural evolution in T24, a modified 2(1/4)Cr - 1Mo steel during creep after different heat treatments. Materials Science and Engineering A, 2009, 510-511, p. 130-135.
• 17. G. Golański, P. Wieczorek, K. Prusik, C. Kolan. Changes of microstructure and mechanical properties of 7CrMoVTiB 10-10 (T24) steel after long term ageing at the temperature of 580oC. Inżynieria Materiałowa, 2011 (1), pp. 50-54.
• 18. A. Kroupa, A. Vyrostkova, M. Svoboda, J. Janovec. Carbide reactions and phase equilibria in low-alloy Cr-Mo-V steels tempered at 773-993 K. Part II: theoretical calculations. Acta Materialia, 1998, 46, p. 39-49.
• 19. A. Zieliński, G. Golański, M. Sroka. Inf luence of long-term ageing on the microstructure and mechanical properties of T24 steel. Materials Science and Engineering, 2017, A 682, p. 664-672.
• 20. F. Abe. Precipitate design for creep strengthening of 9% Cr tempered martensitic steel for ultra-supercritical power plants. Sci. Technol. Adv. Mater., 2008 (9), p. 1-15.
• 21. J. Hald, Microstructure and long-term creep properties of 9-12% Cr steels. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2008, 85, p. 30-37.
• 22. Polski Komitet Normalizacyjny. PN-EN ISO 643:2013-06: Stal - Mikrograficzne określanie wielkości ziarna. 2013.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).