Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie zjawiska pełzania oraz symulacja pracy wybranych elementów przegrzewacza pary części ciśnieniowej kotła o nadkrytycznych parametrach pracy

Dobrzański J., Duda P., Mirecki L.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2014

|

T. 66, nr 3

29--41

PL

Przedstawiono wybrane wyniki badań uzyskane w projekcie rozwojowym pt. „Ocena zachowania się i prognoza długotrwałej pracy stali nowej generacji na elementy kotłów eksploatowanych powyżej temperatury granicznej” [1], w zakresie zbudowania modeli zjawiska pełzania, które to modele wraz z zaproponowaną analizą numeryczną posłużyły do opracowania sposobu wyznaczania trwałości eksploatacyjnej elementów o zróżnicowanej geometrii do pracy w części ciśnieniowej kotłów o parametrach nadkrytycznych (ciśnienie do 28,5 MPa; temperatura do 620oC) wykonanych z wybranych stali, a w szczególności: wysokochromowych stali martenzytycznych o zawartości 9 i 12% Cr w gatunkach X10CrMoVNb9-1 (P91), X12CrCoWVNb12-2-2 (VM12SHC) oraz austenitycznej stali chromowo-niklowej w gatunku X10CrNiCuNb18-9-3 (Super 304H), co jest drugą częścią opracowania. W pierwszej części przedstawiono sporządzone charakterystyki materiałowe badanych stali, omówiono zaproponowaną metodologię oceny stanu materiału i jego stopnia wyczerpania (zmiany obrazu mikrostruktury, zmiany składu fazowego wydzieleń, model ewolucji mikrostruktury, klasyfikacja mikrostruktury) oraz narzędzia do jego oceny [2]. W omawianej części opracowania zaprezentowano zbudowane dla badanych stali modele zjawiska pełzania: – Garofalo (Soderberga) opisujące I i II etap pełzania przy stałym naprężeniu oraz w stałej temperaturze, – własne modele opisujące odkształcenie pełzania dla I, II i III etapu pełzania przy stałym naprężeniu i w stałej temperaturze, – modele opisujące zależności czasu do zniszczenia od naprężenia dla wybranych stali, – modele opisujące prędkości pełzania w stanie ustalonym od wartości naprężenia dla wybranych stali. Na ich podstawie zaproponowano matematyczne modele odkształcenia pełzania w funkcji czasu i naprężenia dla wszystkich trzech analizowanych stali. Przedstawiono analizę wytężenia wybranych elementów konstrukcyjnych o zróżnicowanej geometrii: kolektora wylotowego wykonanego ze stali P91, przegrzewacza SH3 wykonanego ze stali Super 304H i przegrzewacza SH3 wykonanego ze stali VM12SHC, w oparciu o uprzednio wykonaną przez wytwórcę kotłów dokumentację projektową. Wykonana analiza przy wykorzystaniu metody elementów skończonych pozwoliła na wskazanie miejsc koncentracji naprężeń w tych elementach konstrukcyjnych. Przeprowadzona analiza numeryczna pozwoliła na określenie rozkładu odkształceń i naprężeń w nowych elementach konstrukcyjnych oraz takich, w których jest już widoczny wpływ postępującego procesu pełzania, a ponadto na symulację pracy wybranych elementów krytycznych w czasie znacznie przekraczającym czas przeprowadzonych prób pełzania. Modelowano pracę elementów urządzeń do 200 000 godzin pracy, podczas gdy najdłuższe próby pełzania zrealizowane w ramach projektu trwały około 25 000 godzin.

EN

This paper presents selected investigation results obtained in the development project “The assessment of behaviour and forecast about long-term operation of new-generation steel for components of boilers operated above limit temperature” with regard to building the creep effect models which, along with proposed numerical analysis, were used for development of the method for determination of life time of elements with different geometry intended for operation in the pressure part of boilers with supercritical parameters (pressure up to 28.5 MPa; temperature up to 620oC) made of selected steels, in particular: high-chromium martensitic steels containing 9 and 12% of Cr – grades X10CrMoVNb9-1 (P91) and X12CrCoWVNb12-2-2 (VM12SHC), and austenitic chromium-nickel steel – grade X10CrNiCuNb18-9-3 (Super 304H), which is the second part of the study. In the first part, the material characteristics developed for selected steels were presented, the proposed methodology for the assessment of material condition and exhaustion extent (changes in the image of microstructure, changes in phase composition of precipitates, microstructure evolution model, microstructure classification) and the assessment tools were discussed [1]. In this part of the study, the following creep effect models built for the examined steels were presented: – Garofalo (Soderberg) model describing stage I and II of the creep at constant stress and constant temperature, – own models describing creep strain for stage I, II and III of the creep at constant stress and constant temperature, – models describing the relationships between time to destruction and strain for selected steels, – models describing steady-state creep rates depending on stress values for selected steels. On the basis of these, the mathematical models of creep strain as a function of time and stress for all the three analysed steels were proposed. The effort analysis for selected structural components with different geometry: discharge collector made of P91 steel, SH3 superheater made of Super 304H steel and SH3 superheater made of VM12SHC steel, was presented based on the design documentation prepared previously by the boiler manufacturer. The analysis made using the finite-element method allowed the points of stress concentration in these structural components to be indicated. The numerical analysis allowed the determination of strain and stress distribution in new structural components as well as those where the effect of progressing creep process was already visible, and moreover the operation simulation for selected critical elements within the time significantly exceeding that of completed creep tests. The operation of the equipment elements was modelled for up to 200,000 hours, while the longest creep tests performed as a part of the project were approx. 25,000 hours.

2

Charakterystyki materiałowe i metodologia oceny stanu wybranych stali nowej generacji elementów kotłów o nadkrytycznych parametrach pracy

Dobrzański J., Zieliński A., Purzyńska H., Mirecki L.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2014

|

T. 66, nr 3

13--28

PL

Przedstawiono wybrane wyniki badań uzyskane w projekcie rozwojowym pt. „Ocena zachowania się i prognoza długotrwałej pracy stali nowej generacji na elementy kotłów eksploatowanych powyżej temperatury granicznej”, w zakresie oceny zachowania się pod wpływem działania temperatury i naprężenia w czasie i zaproponowania sposobu prognozowania trwałości eksploatacyjnej i stopnia wyczerpania stali nowej generacji dla energetyki. Publikacja jest pierwszą częścią opracowania, które zawiera charakterystyki materiałowe wybranych elementów krytycznych przegrzewaczy pary kotła o parametrach nadkrytycznych (ciśnienie do 28,5 MPa; temperatura do 620oC) przeznaczonych do pracy w warunkach pełzania wykonanych z wysokochromowych stali martenzytycznych o zawartości 9 i 12% Cr w gatunkach X10CrMoVNb9-1 (P91) i X12CrCoWVNb12-2-2 (VM12SHC) oraz austenitycznej stali chromowo-niklowej w gatunku X10CrNiCuNb18-9-3 (Super 304H). Opracowane charakterystyki materiałowe oraz metodologia oceny stanu materiału i stopnia jego wyczerpania posłużyły do budowy modeli zjawiska pełzania badanych stali. Zbudowane modele zjawiska pełzania wraz z zaproponowaną analizą numeryczną posłużyły do opracowania sposobu wyznaczania trwałości eksploatacyjnej elementów o zróżnicowanej geometrii przeznaczonych do pracy w części ciśnieniowej kotłów o parametrach nadkrytycznych. Uzyskane wyniki w obszarze tych zagadnień zostały omówione w oddzielnej publikacji [1]. W przedstawionej części opracowania, na podstawie wyników skróconych i długotrwałych prób pełzania o maks. czasie do ok. 25 tys. godzin, wyznaczono trwałość. Ponadto sporządzono parametryczne krzywe Larsona-Millera wytrzymałości na pełzanie. Wyznaczono prędkość pełzania w stanie ustalonym oraz określono czas do końca drugiego okresu pełzania dla wybranych parametrów temperaturowo-naprężeniowych. Zbudowano zależności udziału drugiego okresu pełzania w czasie do zerwania oraz prędkości pełzania od naprężenia w stałej temperaturze. Zweryfikowano przydatność oceny stopnia wyczerpania metodą wykorzystującą regułę ułamków trwałości. Przeprowadzono ocenę wpływu odstawień i uruchomień instalacji na trwałość eksploatacyjną materiału badanych elementów przegrzewacza pary na podstawie prób cyklicznego pełzania. Dokonano oceny wpływu zmian w mikrostrukturze i składzie fazowym wydzieleń na obniżanie się odporności na pełzania. W oparciu o opracowane charakterystyki materiałowe zaproponowano metodologię oceny stanu materiału i jego stopnia wyczerpania (zmiany obrazu mikrostruktury, zmiany składu fazowego wydzieleń, model ewolucji mikrostruktury, klasyfikacja mikrostruktury) oraz narzędzia do jego oceny.

EN

This paper presents selected investigation results obtained in the development project “The assessment of behaviour and forecast about long-term operation of new-generation steel for components of boilers operated above limit temperature” with regard to assessment of its behaviour under the influence of temperature and stress in time and proposal of the method for forecasting about life time and exhaustion extent of new-generation steels for the power industry. The publication is the first part of the study, which includes material characteristics for selected critical elements of steam superheaters of boiler with supercritical parameters (pressure up to 28.5 MPa; temperature up to 620oC) designed for operation under creep conditions, made from high-chromium martensitic steels containing 9 and 12% of Cr – grades X10CrMoVNb9-1 (P91) and X12CrCoWVNb12-2-2 (VM12SHC), and austenitic chromium-nickel steel – grade X10CrNiCuNb18-9-3 (Super 304H). The developed material characteristics and methodology for the assessment of material condition and its exhaustion extent were used to build creep effect models for the examined steels. These models along with proposed numerical analysis were used to develop the method for determination of life time of elements with different geometry intended for operation in the pressure part of boilers with supercritical parameters. The obtained results in the area of these issues were discussed in a separate publication [1]. In this part of the study, the life time was determined based on the results of abridged and long-term creep tests of max 25 thousand hours. In addition, the Larson-Miller parametric creep strength curves were plotted. The steadystate creep rate and time to the end of the secondary creep were determined for selected temperature and stress parameters. The relationships of the share of secondary creep in the time to rupture and creep rate to stress at constant temperature were built. The suitability of the exhaustion extent assessment using the life-time fractures rule was verified. The assessment of the influence of shut-downs and start-ups of the plant on life time of the material of examined steam superheater elements based on cyclic creep tests was made. The assessment of the impact of changes in the microstructure and phase composition of precipitates on reduction in creep resistance was made. Based on the developed material characteristics, the methodology for the assessment of material condition and exhaustion extent (changes in the image of microstructure, changes in phase composition of precipitates, microstructure evolution model, microstructure classification) and the assessment tools were proposed.

3

Naprawy elementów kotłów - wybrane zagadnienia i technologie stosowane przea RAFAKO SA

Mirecki L., Kędzierski P.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2004

|

Vol. 295, z. 53

425-436

PL

W przedstawionym referacie na podstawie dwóch wybranych technologii przedstawiono filozofię działania Biura Serwisu firmy - poszukiwań i stosowania optymalnych rozwiązań będących kompromisem cenowo-technicznym, przy zapewnieniu bezpieczeństwa użytkowania urządzeń naprawianych i osiągania wymaganych efektów urządzeń modernizowanych. W dalszej części opisano zakresy i efekty modernizacji kilkunastu obrotowych podgrzewaczy powietrza konstrukcji Rafako SA, przeprowadzonych z naszym udziałem w ostatnich kilku latach.

EN

The paper presents, on the basis of two selected technologies, working philosophy of the firm's Service Office - searching and applying optimal solutions that seem to be price and technical compromise, simultaneously ensuring operational safety of repaired devices and desirable efficiency of modernized ones. The further part of the paper contains a specification of range and results of modernization of a dozen or so rotary air-heaters designed by Rafako SA, that were being carried out by our firm during several last years.

4

Inżynierskie aspekty postępowania z remontowanymi walczakami kotłów wysokoprężnych

Mirecki L.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje

|

1999

|

z. 17

132-137

PL

W pracy zaprezentowano doświadczenia Rafako S.A w zakresie badań, oceny stanu technicznego , a także regeneracji walczaków kotłów wysokoprężnych ze szczególnym uwzględnieniem problemów związanych z przywracaniem wymaganych wlasności użytkowych urządzeniom wykonanym z materiałów niskostopowych. Omówiono wyniki badań własnych przeprowadzonych na rzeczywistych obiektach, przybliżono metodykę postępowania w zakresie rewitalizacji własności plastycznych materiału, omówiono efekty przyjętej metodyki zweryfikowane badaniami kontrolnymi przeprowadzonymi po kilku latach od wykonania pełnego zakresu czynności mających na celu odtworzenie wymaganych własności.

EN

The paper presents experiences of RAFAKO S.A. in the area of tests, evaluation of technical condition and also regeneration of high pressure boiler drums with particular regard to problems related to refurbishment of low - alloy equipment. Results of own tests conducted in actual installations were discussed , procedures of restoring plastic properties of materials were presented , effects of assumed methodology verified by tests performed several years after refurbishment were discussed.