Relacje pomiędzy trwałością w warunkach zmęczenia izotermicznego i cieplno-mechanicznego stali P92

• Autorzy: Junak G.

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2017.8.11

Warianty tytułu

EN

Relationship between fatigue life of P92 steel under isothermal and thermo-mechanical fatigue conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Urządzenia instalacji energetycznych takie jak komory przegrzewacza pary oraz rurociągi przesyłowe podczas eksploatacji narażone są na szkodliwe oddziaływanie wysokiej temperatury oraz ciśnienia pary. Niejednokrotnie może być to przyczyną pękania co w konsekwencji doprowadza do uszkodzenia obiektu. Decydujące są tu zjawiska zmęczenia o charakterze cieplno-mechanicznym oraz pełzania. W pracy przeprowadzono badania zmęczenia cieplno-mechanicznego TMF dla zakresu temperatur 200−600°C oraz badania izotermiczne niskocyklowe LCF w temperaturze 600°C. Badano relacje pomiędzy trwałością w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego i izotermicznego zmęczenia niskocyklowego. Materiałem do badań była stal X10CrWMoVNb9-2 stosowana w przemyśle energetycznym na elementy komór oraz rurociągi pary świeżej. Badania wykazały, że istnieje korelacja pomiędzy trwałością uzyskaną w badaniach zmęczenia cieplno-mechanicznego a trwałością w warunkach obciążeń niskocyklowych jeśli jako kryterium decydujące o trwałości przyjmiemy zakres odkształcenia plastycznego Δεpl.

EN

Power engineering system equipment such as steam superheater chambers and transmission pipelines are exposed to detrimental effects of high steam pressure and temperature during service. This can often cause cracking and consequently damage to the object. Thermomechanical and creep fatigue phenomena are decisive here. Thermomechanical fatigue (TMF) tests for the 200−600°C temperature range and low-cycle isothermal tests (LCF) at 600°C were carried out as part of the study. Relationships between durability under thermo-mechanical and low-cycle isothermal fatigue were investigated. The test material was X10CrWMoVNb9-2 steel, which is used in the power engineering industry for making chamber elements and live steam pipelines. The tests have shown that there is a correlation between durability obtained in tests under thermo-mechanical fatigue conditions and durability under low-cycle load conditions, if the plastic deformation range Δεpl. is adopted as the criterion determining the durability.

Słowa kluczowe

PL

zmęczenie niskocyklowe; zmęczenie cieplno-mechaniczne; trwałość zmęczeniowa; właściwości mechaniczne; rurociągi energetyczne

EN

low-cycle fatigue; thermo-mechanical fatigue; pipelines energetic; fatigue life

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 84, nr 8
• Strony: 327--331
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Junak G.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

Bibliografia

• [1] Cieśla M., Findziński R., Junak G., Kawała T. 2015. The effect of heat treatment parameters on mechanical characteristics of 10CrMo9-10 steel tube bends. Arch. Metall. Mater. 60(4): 2971−2976.
• [2] Marek A., Okrajni J. 2014. Local stress-strain behavior of a high-temperature steam valve under transient mechanical and thermal loading. J. Mater. Eng. Perform. 23(1): 31−38.
• [3] Zieliński J., Dobrzański J., Jóźwik T. 2012. Assessment of loss in life time of the primary steam pipeline material after long-term service under creep conditions, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 54 (1), p. 67-74.
• [4] Cieśla M., Junak G. 2015. The influence of load history on durability of P92 steel used for the construction of energy pipelines. Arch. Metall. Mater. 60(3A): 1853−1857.
• [5] Cieśla M., Junak G. 2011. Wpływ długotrwałej eksploatacji na charakterystyki mechaniczne stali X20CrMoV12.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary. Inżynieria Materiałowa, 6: 908−916.
• [6] Twardawa M. 2015. Zmęczeniowe uwarunkowania trwałości stopów stosowanych na elementy grubościenne bloków energetycznych o parametrach nadkrytycznych, Rozprawa doktorska, Gliwice.
• [7] Okrajni J., Mutwil K. 2012. Diagnozowanie stanu naprężenia w grubościennych elementach rurociągów energetycznych, Energetyka, 39−43.
• [8] Cieśla M., Findziński R., Junak G. 2015. Durability of tube bends made of the 14MoV6-3 steel under low-cycle fatigue conditions and creep at a temperature of 500°C; Solid State Phenomena 226: 79−86.
• [9] Cieśla M., Tomczak J., Hadasik E., Findziński R., Kawała T. 2014. Operational characteristics of high-temperature creep resistant X10CrMoVNb9-1 steel tube bends produced by heat-induction bending, Metallurgy -Metallurgical Engineering News VII.
• [10] Junak G., Cieśla M. 2011. Low-cycle fatigue of P91 and P92 steels used in the power engineering industry. Achievements in mechanical and materials engineering. AMME. Programme and proceedings of the nineteenth international scientific conference, Gliwice -Wrocław, International OCSCO World Press, 68−69.
• [11] Mroziński S., Golański G., Słania J. 2015. Wpływ obróbki cieplnej na właściwości zmęczeniowe staliwa L21HMF, Energetyka, 668−671.
• [12] Junak G., Cieśla M. 2011. Wpływ obciążeń stopniowanych na trwałość niskocyklową stosowanych w energetyce stali P91 i P92. Inż. Mater. 32(5): 862−867.
• [13] Hähner P. et al. 2008. Research and development into a European code-of-practice for strain-controlled thermo-mechanical fatigue testing, International Journal of Fatigue, 30(2): 372-381.
• [14] Mutwil K., Cieśla M. 2007. Konstrukcyjne i eksploatacyjne uwarunkowania procesów pękania komór przegrzewaczy pary. Inżynieria Materiałowa 6: 914–919.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).