Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Transient heat transfer as a leading factor in fatigue of thick-walled elements at power plants

Wacławiak Krzysztof, Okrajni Jerzy

Archives of Thermodynamics

|

2019

|

Vol. 40, no 3

43--55

EN

The authors present a numerical study of a start-up of a boiler with a thick-walled element subjected to thermomechanical loading. The significance of calculations of real heat transfer coefficients has been demonstrated. Fluid dynamics, mechanical transient thermal and static structural calculations have been conducted in both separate and coupled modes. Strain-stress analyses prove that the effect of the heat transfer coefficient changing in time and place in comparison with a constant one as recommended by standards is the key factor of fatigue calculations.

2

Modelowanie wpływu parametrów eksploatacyjnych na stan naprężenia rur grubościennych w kotłach o parametrach nadkrytycznych

Wacławiak K., Okrajni J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2018

|

z. 90 [298], nr 1

101--115

PL

W pracy przedstawiono przykłady modelowania procesów cieplno-mechanicznych zachodzących w rurach grubościennych podczas uruchamiania bloków energetycznych. Rozpatrzono przykłady elementów wykonanych ze stopu HR6W przeznaczonego na elementy urządzeń energetycznych o podwyższonych parametrach pracy. Omówiono zagadnienie wyznaczania pól temperatury i składowych stanu naprężenia na przykładzie rury grubościennej o średnicy zewnętrznej wynoszącej 540 mm i grubości ściany równej 127 mm, która reprezentuje elementy bloków o nadkrytycznych parametrach pracy, projektowane z uwagi na kryterium wytrzymałości na pełzanie. Ciśnienie wewnątrz rury w warunkach pracy ustalonej wynosiło 31,4 MPa, a temperatura 610°C. Skoncentrowano się na zagadnieniu oceny wpływu krótkotrwałych zmian temperatury podczas cykli uruchamiania bloku energetycznego na rozkłady zmiennej w czasie temperatury i związane z nimi naprężenia cieplne. Przedstawiono sposób modelowania uwzględniający możliwość oceny wpływu czasu rozruchu i niestabilności parametrów pary w tym okresie na przebieg lokalnych charakterystyk procesu odkształcania materiału. Ważne dla symulacji numerycznej właściwości materiałowe przyjmowano jako zależne od temperatury. Wyznaczono lokalne charakterystyki odkształcania wybranych punktów na powierzchni rury w postaci zależności pomiędzy odkształceniem i naprężeniem obwodowym. Wykazano istotny wpływ oscylacji temperatury występujących w warunkach rozruchu na zmienne w czasie pola naprężeń i odkształceń, sprzyjające powstawaniu zjawisk o zmęczeniowym charakterze.

EN

The examples of simulation of thermo-mechanical processes which undergo during start-up of commercial power boilers in thick-walled tubes have been presented. The tubes were made of nickel alloy HR6W. This material will be used for thick-walled elements of future boilers with raised operation parameters. The determination of temperature distribution and components of stress state was carried out for the tube with an outer diameter of 540 mm and wall thickness of 127 mm. The analysed heavy wall tube represents the elements of super-critical unit designed due to creep strength. The pressure inside the tube, under steady-state conditions, was 31.4 MPa and temperature was equal to 610°C. The investigations were focused on assessment of the effect of transient changes in temperature during start-up cycles of power unit on distributions of time-dependent temperature and thermal stresses. The method of modeling that allows to assess the effect of start-up time and instability of steam parameters on the local characteristics of the material deformation. The important material properties for the numerical simulation were assumed in relation to the temperature. The local characteristics of deformation of selected points lying on tube surface in a form of relations between strain and circumferential stress were determined. It has been shown that temperature change oscillations under start-up of boiler has an important effect on the time-dependent stress and strain distributions, intensifies the fatigue phenomena.

3

Analiza odporności na pękanie powłok wieloskładnikowych na bazie azotku chromu

Kacprzyńska-Gołacka J., Mazurkiewicz A., Smolik J.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

500--503

PL

Zmęczenie cieplno-mechaniczne jest jednym z głównych mechanizmów niszczenia narzędzi wykorzystywanych w obróbce plastycznej na gorąco. Cykliczne zmiany temperatury pomiędzy powierzchnią a rdzeniem narzędzia w procesie eksploatacyjnym są źródłem zmiennych naprężeń cieplnych, powodujących generowanie oraz propagację siatki pęknięć. Jednoczesne działanie cyklicznie zmiennych obciążeń mechanicznych powoduje intensyfikację procesów propagacji pęknięć zmęczeniowych. Bardzo skutecznym działaniem zwiększającym wytrzymałość na pękanie zmęczeniowe matryc kuźniczych jest kształtowanie właściwości warstwy wierzchniej z wykorzystaniem hybrydowych technologii inżynierii powierzchni. W artykule przedstawiono wyniki analizy odporności na pękanie trzech różnych powłok PVD, tj. CrN, CrAlN oraz CrAlTiN otrzymanych na podłożu ze stali WLV poddanej procesowi azotowania jarzeniowego. Badane powłoki wytworzono metodą reaktywnego odparowania łukowego. Analizę odporności na pękanie wybranych powłok przeprowadzono na podstawie wyznaczonego indeksu plastyczności H3/E2 oraz wyników badań adhezji przeprowadzonych w próbie zarysowania. Wyniki analizy poddano weryfikacji w próbach eksploatacyjnych przeprowadzonych w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego. Uzyskane wyniki badań wykazały, że właściwości powłoki PVD spełniają istotną rolę w kształtowaniu odporności na pękanie warstw hybrydowych typu „warstwa azotowana/ powłoka PVD”. Analiza wyników badań adhezji przeprowadzonych w próbie zarysowania oraz analiza indeksu plastyczności powłok PVD jest skuteczną metodą oceny odporności na kruche pękanie warstw hybrydowych typu „warstwa azotowana/powłoka PVD”.

EN

Thermomechanical fatigue is one of the most important mechanism of destroying tools used in the forging industry. The cyclic temperature changes are a source of variable thermal stresses which cause the generation and propagation of thermal cracking. Simultaneous operation of cyclically variable mechanical stress causes the intensification of the fatigue crack propagation processes. Very effective operation of increasing the thermal fatigue resistance of forging dies is to shape properties of the surface layer using hybrid technology of surface engineering. In the article the author presents the analysis of the fracture toughness of three PVD coating, ie. CrN, CrAlN, CrAlTiN deposition on the steel WLV substrate subjected to nitriding process. The tested coatings were produced by the reactive arc evaporation. The analysis of the fracture toughness of selected coatings were conducted based on the H3/E2 plasticity index and the results of the adhesion tests conducted by scratch test. The results of the analysis were verified based on verifications tests conducted under thermo mechanical fatigue conditions. The results showed that the properties of PVD coatings play an important role in shaping the fracture toughness resistance of “nitrided layer/PVD coatings” hybrid layers. The analysis of the results of the adhesion tests conducted using a scratch-test and analysis of the plasticity index of the PVD coating are effective method to evaluate the fracture toughness of the “nitrided layers/PVD coatings” hybrid layers.

4

Wpływ długotrwałej eksploatacji na charakterystyki mechaniczne stali X20CrMoV12.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary

Cieśla M., Junak G.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 6

908-916

PL

Praca dotyczy oceny wpływu długotrwałej eksploatacji na właściwości mechaniczne stali X20CrMoV12.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary. Materiał do badań stanowiła stal w stanie wyjściowym i po eksploatacji przez 142 tys. godzin. Wyznaczono próg kruchości badanych materiałów i ich odporności na kruche pękanie (bu). Przeprowadzono badania laboratoryjne symulujące procesy niszczenia zachodzące w warunkach pracy obiektu. Wyznaczono charakterystyki zmęczenia niskocyklowego oraz zmęczenia cieplno-mechanicznego materiału. Próby zmęczenia niskocyklowego wykonano w temperaturze pokojowej oraz w 550°C, natomiast zmęczenia cieplno- mechanicznego w zakresie zmiany temperatury 250÷550°C. Badania prowadzono na sterowanej cyfrowo maszynie wytrzymałościowej MTS-810. Wiedza zdobyta w tym zakresie może być pomocna przy prognozowaniu trwałości obiektów wykonanych ze stali X20CrMoV12.1 eksploatowanych w warunkach obciążeń cieplno-mechanicznych.

EN

The paper focuses on evaluating the effect of long-term service on the mechanical properties of X20CrMoV12.1 steel used for superheater chambers. The test material consisted of the steel in its initial state and after operating for 142 thousand hours. The tresholds of brittleness and resistance to brittle cracking (?u) were determined for the investigated material. Laboratory tests simulating the failure processes which take place in normal operating conditions were carried out. Moreover, the characteristics of low-cycle and thermomechanical fatigue of the material were determined. The low-cycle fatigue tests were performed at room temperature and at 550°C, whereas the thermomechanical fatigue tests, in the temperature range of 250÷550°C. The tests were conducted on a numerically controlled fatigue testing machine, MTS-810. The knowledge acquired in this field may be useful when forecasting the life cycle of objects made from X20CrMoV12.1 steel, which operate under thermomechanical loading conditions.

5

Ocena wytrzymałości warstwy aluminidkowej wytworzonej na stopie ŻS6U w warunkach obciążeń cieplno-mechanicznych

Cieśla M., Okrajni J.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

372-375

PL

W pracy analizowano mechaniczne uwarunkowania procesu pękania warstwy aluminidkowej na stopie ŻS6U w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego. W analizach wykorzystano wyniki obliczonych numerycznie rozkładów naprężeń. Otrzymane rozkłady naprężeń umożliwiły opracowanie modeli mechanicznego zachowania warstwy by(T). Dokonano również oceny wytrzymałości elementów z aluminidkową warstwą ochronną, poddanych oddziaływaniu zmiennej w czasie temperatury i stałego obciążenia mechanicznego. Charakterystyki procesu zmęczenia warstwy mogą stanowić jeden z elementów metody oceny wpływu podstawowych własności fizycznych oraz cech geometrycznych warstw aluminidkowych, wytworzonych na elementach stosowanych w silnikach lotniczych na procesy powstawania i rozwoju pęknięć.

EN

The determinants of the cracking process of an aluminide coating on alloy ŻS6U which occurs under thermomechanical fatigue conditions have been analyzed in the study. The results of numerically calculated stress distributions were used in the analyses. The resultant stress distributions enabled the development of mechanical behaviour models of the by(T) coating. An evaluation was also made of the strength of elements with an aluminide protective layer, subjected to a variable in time temperature and to constant mechanical loading. The characteristics of the coating fatigue process may constitute one of the elements of the method to evaluate the effect of the basic physical properties and geometric features of aluminide coatings, fabricated on elements used in aircraft engines, on the processes of crack formation and growth.

6

Thermomechanical Fatigue of Metallic High-Temperature Materials

Christ H.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2005

|

z. 79

65-84