Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Characterization of oxide layers formed on 10CrMo9-10 steel operated for a long time in the power industry

Gwoździk Monika, Ullrich Christiane, Schimpf Christian, Rafaja David, Kulesza Sławomir, Bramowicz Mirosław

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 4

art. no. e137730

EN

This paper presents the results of diagnostic examinations conducted on the coils of super-heaters made of 10CrMo9‒10 steel that were operated in industrial conditions at 480°C for 130 thousand hours. The tube was exposed in a coal-fired boiler. The chemical and phase composition of the oxide/deposit layers formed on both sides of the tube walls (outside – flue-gas side and inside – steam side) and their sequence was examined using optical microscopy, scanning electron microscopy with electron backscatter diffraction and energy-dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffraction. The changes in the mechanical properties caused by corrosion and aging processes were concluded from the hardness measurements. In addition, the nature of cracks in the oxide layers caused by pressing a Vickers indenter was determined. The results of these examinations have shown a high degradation of steel on the flue-gas inflow side and identified the main corrosion products and mechanisms.

2

Assessment of structure and selected mechanical properties of braze welded joints of copper‑lined steel tubes

Mirski Zbigniew, Wojdat Tomasz, Hejna Jan

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 1

157--167

EN

In the paper, results of a research on braze welded joints of copper-lined 10CrMo9-10 (10H2M) steel tubes made by CMT arc braze welding are presented. As a filler metal, silicon bronze was applied. Results of metallographic examinations with the use of light microscopy, electron scanning microscopy and X-ray microanalysis are presented. Mechanical properties of the joints were assessed on the grounds of static tensile test, technological bending test, as well as hardness measurements. Quality of the obtained joints was good. No cracks were observed in the brazed joints and the obtained mechanical properties were satisfactory.

3

The influence of the parameters of heat treatment on the mechanical properties of welded joints

Łuczak K., Wolany W.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2019

|

Vol. 95, nr 2

55--66

EN

Purpose: The main goal of the work is to determine the influence of the parameters of stress relief annealing on the mechanical and structural properties of welded joints made of chromium-molybdenum type 10CrMo9-10 steel. Design/methodology/approach: In the study, commercial 10CRMO9-10 steel was used, the Polish equivalent of 10H2M. This is a chromium-molybdenum toughened steel, i.e. after normalization (910-960°C) and high tempering (650-780°C). The materials were subjected to heat treatment, tests of mechanical properties, Charpy impact test, hardness of individual material zones, as well as macro and microscopic observations. Findings: The hardness tests indicated, that materials subjected to a single heat treatment possess the greatest hardness. Materials undergoing several heat treatments, possess hardness on a similar level to materials that have been annealed once, however they are characterized by low reproducibility of results. The most important parameter of heat treatment of the tested steel is heating up to a temperature of 690°C. Due to such heating, optimal mechanical properties are achieved, which results in long and safe exploitation of the produced elements. Research limitations/implications: The processes of heat treatment are very important to achieve optimal strength properties of welded joints. Practical implications: The development of energy worldwide has caused the creation of machines working in higher pressure and temperature ranges. The influence of temperatures decreases the service life of a given element. The adaptation and completion of the appropriate process of heat treatment extends the exploitation time of elements. Originality/value: Determining the mechanical properties of 10H2M steel, dependent on the temperature of heat treatment and heating time. It was concluded that the optimal parameter of heat treatment for the tested materials – is heating at a temperature of 690°C.

4

Analysis of crystallite size changes in a hematite and magnetite formed on steel used in the power idustry

Gwoździk M.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2018

|

nr 21(1)

65--73

EN

The paper presents results of studies on the crystallite sizes of oxide layer formed during a long-term operation on 10CrMo9-10 steel at an elevated temperature (T = 545° C, t = 200,000 h). This value was determined by a method based on analysis of the diffraction line profile, according to a Scherrer formula. The oxide layer was studied on a surface and a cross-section at the outer and inner site on the pipe outlet, at the fire and counter-fire wall of the tube. X-ray studies were carried out on the surface of a tube, then the layer’s surface was polished and the diffraction measurements repeated to reveal differences in the originated oxides layer.

5

Changes of crystallite sizes in the oxide layer forming during long-term operation of 10CrMo9-10 steel

Gwoździk M.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2017

|

nr 20(3)

289--296

EN

The paper contains results of the studies on X-ray diffraction analysis XRD (studying the phase composition, crystallite sizes) of oxide layers on 10CrMo9-10 steel, operated for a long time at an elevated temperature (T = 525°C, t = 200,000 h). The oxide layer was studied on a surface and a cross-section at the outer on the inlet both on the fire and counter-fire side of the tube wall surface. X-ray studies were carried out on the outer surface of a tube, and then the layer surface was polished down and the diffraction measurements were performed again to determine crystallite size in oxide layers. Based on the width and the position of the main coat and substrate reflections, the size of the crystallites was determined using the Scherrer formula.

6

Numeryczne modelowanie procesów gięcia łuków rurowych dla energetyki

Cieśla M., Findziński R., Tomczak J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 8

290--293

PL

W pracy analizowano wpływ zróżnicowanej temperatury nagrzewania na charakterystyki geometryczne łuku rurowego f508 × 20 ze stali 10CrMo9-10 wykonanych z zastosowaniem nagrzewania indukcyjnego. Przeprowadzono wielowariantowe symulacje numeryczne procesu gięcia z użyciem metody MES. Analizowano zgodność cech geometrycznych (grubość ścianki w strefie ściskanej i rozciąganej oraz owalizacja przekroju) z wymaganiami przedmiotowych norm. Wyniki symulacji numerycznych porównano z geometrią łuku wykonanego w warunkach przemysłowych. Stwierdzono między innymi, że zastosowanie numerycznego modelowania w zadowalający sposób umożliwia dobór takich parametrów kinematycznych i termicznych procesu, które pozwalają na wykonanie łuków rurowych o pożądanych cechach geometrycznych.

EN

The purpose of the paper was to analyse the effect of diverse bending temperature on geometrical characteristics of tube bends f 508 × 20 made of 10CrMo9-10 steel manufactured by bending with local induction heating. Multivariate numeric simulation (FEM) of bending were conducted. A change of the geometry in the cross-section of the bend area was subjected to analysis, including the ovalization of the cross-section and the wall thickness in the regions subject to tension and compression. The results meets requirement set forth appropriate standards. The geometrical features of the bend determined on the basis of numerical calculations were compared with the measurement results obtained in industrial conditions. It was proved that the numeric simulation allowed to define satisfactorily tube bending parameters. The bend made with these parameters meets the requirements of the applicable standards.

7

The Defects of Oxide Layers Formed on 10CrMo9-10 Steel Operated for 200,000 Hours at an Elevated Temperature

Gwoździk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

987--992

EN

The paper contains results of studies into the formation of oxide layers on 10CrMo9-10 (10H2M) steel long-term operated at an elevated temperature (T = 545°C, t = 200,000h). The oxide layer was studied on a surface and a cross-section at the inner and outer surface of the tube wall on the outlet both on the fire and counter-fire side of the tube wall surface. The obtained results of research have shown a higher degree of degradation, both of the steel itself and oxide layers, on the fire side. In addition, it has been shown that on the outside tube wall, apart from iron oxides, there are also deposits composed mainly of Al2SiO5.

8

Adhezja warstw tlenkowych powstałych na stali stosowanej w energetyce

Nitkiewicz Z.

Energetyka

|

2015

|

nr 5

370--373

PL

Materiał do badań stanowiła stal 10CrMo9-10 eksploatowana w temperaturze 575°C w czasie 100 000 godzin. Przeprowadzono charakterystykę mechanicznych właściwości warstwa tlenków (zewnętrzna strona ścianki rury – od strony spalin) – stal (podłoże) na podstawie badań za pomocą Scratch Testu. Określono przyczepność warstw tlenkowych, siłę tarcia, współczynnik tarcia i głębokość zarysowania. Badania przyczepności warstwy tlenków przeprowadzono na zautomatyzowanym urządzeniu Revetest XPress Plus stosując diamentowy wgłębnik Rockwella. Test wykonano stosując następujące parametry: zadane obciążenie 1-200 N, długość rysy 10 mm. Oprócz określenia przyczepności warstwy tlenkowej Scratch Test umożliwił także obserwacje mikroskopowe oraz analizę linii zarysowania na całej długości zadanej siły.

EN

The research material was the 10CrMo9-10 steel operated in the temperature of 575°C during the period of 100 000 hours. Determined was the characteristics of mechanical properties of oxides layer (outer surface of the tube wall – from the flue gas side) – steel (body material) with the help of the Scratch Test. Defined were the oxides layer adhesion, friction force, friction coefficient and the scratch depth. Testing of oxides layer adhesion was carried out on an automated device Revetest XPress Plus with the use of a Rockwell diamond indenter and with the following parameters: load applied 1-200 N, scratch length 10 mm. Apart from determination of oxides layer adhesion, the Scratch Test enabled also microscope observations and an analysis of the scratch line on the whole lenght of the given force.

9

The Effect of Heat Treatment Parameters on Mechanical Characteristics of 10CrMo9-10 Steel Tube Bends

Cieśla M., Findziński R., Junak G., Kawała T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2971--2976

EN

The purpose of the paper was to analyse the effect of diverse heat treatment parameters (normalising and tempering) on mechanical characteristics of the material used to develop ϕ508x20 tube bends made of the 10CrMo9-10 steel by application of induction heating. The research conducted included tests of basic mechanical properties as well as low cycle fatigue and creep at the temperature of 500°C. With reference to the results thus obtained, it has been established that there is a relationship between mechanical properties of bends and individual features of their microstructure conditional to the heat treatment parameters. Among other conclusions drawn in the research, it has been found that the main structural factor conditioning the mechanical properties of bends was the grain size. Heat treatment parameters characterised by lower temperature and shorter tempering time triggered changes in the material microstructure, such as increased grain comminution. The effects of the said changes included improvement of strength characteristics (Rm, Rp0,2) as well as increased material durability under conditions of fatigue and creep. Main criterion-specific mechanical properties and geometric features of the bends developed conformed with the relevant requirements of reference standards (PN-EN 10216-2, PN-EN 12952).

PL

W pracy analizowano wpływ zróżnicowanych parametrów obróbki cieplnej (normalizowanie i odpuszczanie) na charakterystyki mechaniczne materiału łuków rurowych ϕ508x20 ze stali 10CrMo9-10 wykonanych z zastosowaniem nagrzewania indukcyjnego. Przeprowadzono badania podstawowych własności mechanicznych oraz zmęczenia niskocyklowego i pełzania w temperaturze 500°C. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że istnieje związek pomiędzy właściwościami mechanicznymi łuków, a cechami ich mikrostruktury determinowanymi parametrami obróbki cieplnej. Stwierdzono między innymi, że głównym czynnikiem strukturalnym warunkującym właściwości mechaniczne łuku była wielkość ziarna. Parametry obróbki cieplnej charakteryzujące się niższą temperaturą i krótszym czasem odpuszczania, skutkowały zmianami mikrostruktury materiału w tym większym rozdrobnieniem ziarna. Efektem tych zmian był wzrost właściwości wytrzymałościowych (Rm, Rp0,2) jak również zwiększenie trwałości materiału w warunkach zmęczenia i pełzania. Podstawowe, kryterialne właściwości mechaniczne i cechy geometryczne wykonanych łuków spełniały wymogi przedmiotowych norm (PN-EN 10216-2, PN-EN 12952).

10

Changes of crystallite sizes in the oxides layer determined on the basis of X-ray diffraction lines broadening

Gwoździk M., Nitkiewicz Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

136--138

EN

The paper contains results of the studies on X-ray diffraction analysis XRD (studying the phase composition, crystallite sizes and lattice deformations) of oxide layers on 10CrMo9-10 steel, operated for a long time at an elevated temperature (T = 575°C, t = 100 000 h). X-ray studies were carried out on the inner surface of a tube, and then the layer surface was polished down and the diffraction measurements were performed again to determine crystallite size in oxide layers. The broadening of a diffraction line caused by a small size of crystallites is expressed by the Scherrer relationship. It has been found that a layer of magnetite Fe3O4 is formed as a result of longterm operation of the studied steel at the temperature of 575°C. The created layer featured a diversified morphology of magnetite, which is related inter alia to the crystallites size, which then can affect the cleavage.

PL

Praca zawiera wyniki badań dotyczących rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej XRD (badanie składu fazowego, wielkości krystalitów i odkształceń sieciowych) warstw tlenkowych powstałych na stali 10CrMo9-10 długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze (T = 575°C, t = 100 000 h). Badania rentgenograficzne przeprowadzono na powierzchni wewnętrznej rury, następnie powierzchnię warstwy spolerowywano i ponownie wykonywano pomiary dyfrakcyjne w celu określenia wielkości krystalitów w warstwie tlenkowej. Poszerzenie linii dyfrakcyjnej spowodowane małą wielkością krystalitów zostało wyrażone zależnością Scherrera. Stwierdzono, że w wyniku długotrwałej eksploatacji badanej stali w temperaturze 575°C powstaje warstwa magnetytu Fe3O4. Powstała warstwa charakteryzowała się zróżnicowaną morfologią magnetytu, co jest związane m.in. z wielkością krystalitów, które z kolei mogą wpływać na łupliwość.

11

Evaluation of microstructure of steel for the power industry by means of triafole replica method

Gwoździk M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 39, no. 1

7--14

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie mikrostruktury stali przeznaczonych dla energetyki do pracy w podwyższonej temperaturze. Badano materiał zarówno w stanie wyjściowym, jak i po eksploatacji. Badania mikrostruktury wykonano metodą replik triafolowych w celu określenia stopnia wyeksploatowania materiału. Sprawdzono jakość odwzorowania struktury na replikach triafolowych, porównując je z obrazami ze zgładów metalograficznych. Podjęto próby poprawy jakości obrazu struktury na replikach przez stosowanie różnego stopnia wytrawienia zgładów oraz obserwacje replik niecieniowanych i cieniowanych. W artykule omówiono także najczęściej spotykane wady technologiczne powstające podczas wykonywania replik.

XX

The paper presents microstructures of steel designated for the operation at elevated temperatures in the power industry. Materials were examined both in the initial state as well as after the operation. The microstructure was examined using triafol replicas to determine the degree of materials wearing out. The quality of the structure representation on triafol replicas was checked, comparing them with the images from microsections. Attempts were made to improve the structure image quality on replicas through application of various degrees of microsection etching, and observation of unshaded and shaded replicas. The paper presents also most frequently encountered technological defects originating during replica preparation.

12

Utlenianie stali 10CrMo9-10 podczas eksploatacji w wysokiej temperaturze

Gwoździk M.

Inżynieria Powierzchni

|

2013

|

nr 1

36--39

PL

Praca zawiera wyniki badań dotyczących utleniania stali 10CrMo9-10 od strony spalin, długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze. Stwierdzono, że w wyniku długotrwałej eksploatacji (t =100000 h) stali 10CrMo9-10 w temperaturze 575oC bezpośrednio od strony spalin występują tlenki zbudowane z NaFePO4 , Zn2P2O7 , Na2SO4 , Fe3(PO4)2 , Al2SiO5 i ZnSO4. Na powierzchni zewnętrznej rury występuje też hematyt (Fe2O3). Następnie poniżej hematytu pojawia się magnetyt (Fe3O4).

EN

The paper contains results on studies on formation of oxide layers on 10CrMo9-10 steel (the side exposed on the exhaust gas) long-term operated at elevated temperature. It has been found that NaFePO4, Zn2P2O7, Na2SO4, Fe3(PO4)2, Al2SiO5, ZnSO4 are formed as a result of long-term operation (t = 100000 h) of 10CrMo9-10 steel at the temperature of 575oC (the side exposed directly on the exhaust gas). Hematite (Fe2O3) occurs on the outer surface of the tube. Then magnetite (Fe3O4) appears below hematite.

13

Analiza zmian wielkości krystalitów w warstwie magnetytu powstałej na stali 10CrMo9-10

Gwoździk M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 11

766--768

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wielkości krystalitów magnetytu powstałego podczas długotrwałej eksploatacji rur ze stali 10CrMo9-10 od strony spalin. Próbki do badań pobrano z rurociągu, który pracował w temperaturze T=575oC w czasie 100 000 godzin. Przeprowadzono pomiary dyfraktometryczne z powierzchni zewnętrznej elementu, następnie powierzchnię spolerowywano za każdym razem wykonując pomiary rentgenograficzne. Analizę rentgenowską przeprowadzono przy użyciu dyfraktometru SEIFERT 3003 T/T z zastosowaniem lampy o anodzie kobaltowej λCo = 0,17902 nm.

EN

The paper presents results of studies on the crystallite sizes of magnetite formed (on the flue gas side) during a long-term operation on 10CrMo9-10 steel. Test specimens were taken from a pipeline operated at 575°C for 100 000 hours. X-ray studies were carried out on the tube outside surface (on the flue gas side), then the layer’s surface was polished and the diffraction measurements repeated to reveal differences in the originated oxides layer. X-ray phase analysis was performed using a SEIFFERT 3003 T/T X-ray diffractometer, with a cobalt tube of λCo = 0.17902 nm wavelength.

14

Badanie przyczepności warstwy tlenkowej powstałej na stali 10CrMo9-10

Gwoździk M., Nitkiewicz Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 12

924--927

PL

Materiał do badań stanowiła stal 10CrMo9-10 eksploatowana w temperaturze 575 °C w czasie 100 000 godzin. Przeprowadzono charakterystykę mechanicznych właściwości warstwa tlenków - stal (podłoże) na podstawie badań za pomocą Scratch Testu. Określono przyczepność warstw tlenkowych, siłę tarcia, współczynnik tarcia, głębokość zarysowania, a także wyznaczono siłę, przy której Warstwa uległa delaminacji. Stwierdzono, że powstała warstwa tlenków pod wpływem przyłożonego nacisku ulega szybszej degradacji W miejscach, w których występuje porowatość oraz nieciągłości.

EN

10CrMo9-10 steel operated at the temperature of 575 °C during 100 000 hours was the studied material. Mechanical properties of the oxides layer - steel (substrate) wwere characterised on the basis of scratch tests. The adhesion of oxide layers, friction force, friction coefﬁcient, scratching depth were determined as well as the force at which the layer was delaminated. lt has been found that the oxide layer formed under the inﬂuence of applied pressure is more degradation in the areas where are a pores and cracks.

15

Charakterystyka warstw tlenkowych powstałych na stali 10CrMo9-10 długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze

Gwoździk M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 9

781--783

PL

Praca zawiera wyniki badań dotyczących analizy powstawania warstw tlenkowych na stali 10CrMo9-10 (10H2M) eksploatowanej w temperaturze 575 oC w czasie 100 000 godzin. Stwierdzono, że podczas długotrwałej eksploatacji stali 10CrMo9-10 następuje degradacja warstwy tlenków (magnetytu) poprzez powstawanie porów i szczelin, co z kolei prowadzi do łuszczenia oraz wykruszania tych warstw.

EN

The paper contains results of studies into the formation of oxide layers on 10CrMo9-10 steel operated at the temperature of 575 oC during 100,000 hours. It has been found that during a long-term operation of 10CrMo9-10 steel the oxide layer (magnetite) is subject to degradation by the origination of pores and cracks, leading then to such layers spalling and chipping.