Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Metody nieniszczące w ocenie rozwoju uszkodzenia materiałów konstrukcyjnych w warunkach obciążeń eksploatacyjnych

Kukla Dominik

IPPT Reports on Fundamental Technological Research

|

2023

|

nr 1

1--168

PL

Praca dotyczy wykorzystania metody prądów wirowych oraz innych metod nieniszczących do identyfikacji lokalnych zmian w strukturze materiału związanych z rozwojem uszkodzenia w warunkach obciążenia zmęczeniowego. Dla wybranych, metalicznych materiałów konstrukcyjnych (stale, stopy niklu i aluminium) poddanych cyklicznym obciążeniom zmiennym opracowano ilościowe charakterystyki rozwoju uszkodzenia na podstawie wyznaczonych zmian składowych odkształcenia w kolejnych cyklach obciążenia. Równocześnie z próbami zmęczeniowymi przetestowano szereg diagnostycznych metod nieniszcząych w celu oceny możliwości lokalizacji procesu inicjowania uszkodzenia zmęczeniowego w materiale próbek. Opracowane procedury badawcze z zastosowaniem metody prądów wirowych, wspierane technikami optycznymi (lub innymi technikami NDT), umożliwiły nie tylko identyfikację obszarów uszkodzenia zmęczeniowego we wczesnym etapie rozwoju, związanego ze zmianami strukturalnymi, ale także na monitorowanie procesu degradacji próbek, aż do ich zerwania. Badania przeprowadzono na stopach konstrukcyjnych dobranych nie tylko z uwagi na właściwości elektromagnetyczne, ale przede wszystkim na mechanizmy rozwoju uszkodzenia zmęczeniowego. Badania próbek z żarowytrzymałej stali 1.4903 obejmowały testy zmęczeniowe wraz z wyznaczeniem odkształceniowego współczynnika uszkodzenia zmęczeniowego (φ) opisującego dynamikę zmian składowych odkształcenia w kolejnych cyklach obciążeń zmiennych. Wyniki tych obliczeń skorelowano z wynikami pomiarów parametru sygnału prądowirowego w postaci kąta fazowego krzywej impedancyjnej, realizowanych według opracowanej procedury. Pomiar ten wykonano w zdefiniowanych miejscach na próbce poddanej obciążeniom zmiennym, po ustalonej liczbie cykli zmęczeniowych. Przeprowadzono także badania mikrostrukturalne w zakresie metalografii (zgładów poprzecznych i podłużnych) oraz fraktografii (przełomów) próbek poddanych próbom zmęczeniowym. Badania mikrostrukturalne potwierdziły występowanie zjawisk związanych z degradacją zmęczeniową, które mogą uzasadniać zmiany charakterystyki sygnału prądowirowego w funkcji jej rozwoju. Zjawiska te to przede wszystkim lokalne odkształcenia plastyczne wokół twardych wtrąceń oraz mikropęknięcia. Badania zmęczeniowe dla stali 1.4903 przeprowadzono na próbkach w stanie dostawy oraz na próbkach eksploatowanych w warunkach pracy rurociągów pary świeżej w jednej z krajowych elektrowni. Na podstawie analizy uzyskanych wyników badań i ich obróbki opracowano metodykę oceny rozwoju degradacji wyrażonej ilościowo poprzez narastanie składowych odkształcenia niesprężystego w kolejnych cyklach obciążenia. Na podstawie opracowanych procedur pomiarowych uzyskano wyniki wskazujące zarówno na możliwość lokalizacji i identyfikacji defektów powstałych wskutek procesu zmęczeniowego we wczesnym etapie jego rozwoju, jak i na ilościową ocenę stopnia degradacji na podstawie analizy zmian parametrów wyznaczonych techniką prądów wirowych w kolejnych cyklach obciążeń zmęczeniowych. Kolejne wyniki uzyskano w badaniach stopu niklu MAR 247 stosowanego do budowy łopatek turbin silników lotniczych. Serię próbek z tego stopu poddano próbom zmęczeniowym, którym towarzyszyły badania nieniszczące z wykorzystaniem technik optycznych, takich jak cyfrowa korelacja obrazu (DIC - Digital Image Correlation) czy elektroniczna interferometria plamkowa (ESPI - Electronic Speckle Pattem Interferometry). Na próbkach poddawanych testom zmęczeniowym przeprowadzono także pomiary konduktywności z zastosowaniem metody prądów wirowych (według opracowanej procedury) oraz klasyczne badania defektoskopowe. Metody optyczne pozwoliły na wczesną identyfikację lokalnych koncentracji odkształcenia, wynikających z lokalnych koncentracji naprężenia. Obszary te stanowiły miejsce rozwoju propagacji pęknięcia dominującego, co potwierdziły prowadzone równolegle badania metodą prądów wirowych, które ujawniły także inne pęknięcia zmęczeniowe na etapie poprzedzającym rozwój uszkodzenia dominującego. Ponadto wykazano lokalne zmniejszenie konduktywności w obszarze inicjowania uszkodzenia, związanego z koncentracją odkształcenia. Podobne badania wykonano dla stopu Inconel 718 z zastosowaniem próbek o zmiennej powierzchni przekroju, co umożliwiało uzyskanie zmiennego pola deformacji. Opisano także wyniki badań dotyczących identyfikacji i oceny wad technologicznych oraz eksploatacyjnych związanych m.in z lokalnym przegrzaniem struktury materiału przez narzędzie szlifierskie, niewłaściwie przeprowadzoną obróbkę plastyczną na zimno oraz z oddziaływaniem atmosfery wodorowej. Opracowane procedury badawcze dają możliwość identyfikacji defektów związanych z przypaleniami szlifierskimi, a wykonując analizę parametrów rejestrowanego sygnału impedancji uzyskanego metodą prądów wirowych, można poznać ich właściwości. Dotyczy to ilościowej oceny głębokości strefy przegrzania oraz jakościowej oceny zmian twardości warstwy spowodowanej oddziaływaaniem wysokiej temperatury.

EN

The work concerns the application of eddy current and other non-destructive methods for identification of local changes in the structure of material due to the development of damage under fatigue conditions. For selected, metallic structural engineering materials (steels, nickel and aluminum alloys) subjected to cyclic alternating loads, the quantitative characteristics of damage development were presented and described on the basis of the evolution of deformation components in subsequent load cycles. Along with the fatigue tests, a number of nondestructive diagnostic methods were used to assess the possibility of locating the fatigue failure initiation process in various materials. The proposed research procedures of the eddy current method, supported by optical techniques, allowed not only for early-stage identification of fatigue damage development areas but also to monitor the degradation process of specimens, up to their failure. The eddy current measurements were carried out on alloys selected on the basis of their (magnetic) properties and mechanisms of fatigue damage development. The tests of the heat-resistant steel specimens (1.4903) included fatigue tests with the determination of the deformation fatigue damage factor describing the dynamics of changes in the deformation components in subsequent load cycles. The results of these calculations were correlated with the measurements of the eddy current signal phase angle, carried out according to the developed procedure. This measurement was performed in selected areas on a specimen subjected to variable loads and after a predetermined number of fatigue cycles. Microstructural observations of specimens subjected to fatigue tests were also carried out in the field of metallography (transverse and longitudinal sections) as well as fractography (fractures). Microstructural studies allowed to confirm the occurrence of processes and phenomena related to fatigue degradation, which may justify changes in the values of the eddy current signal parameters (phase angle) as a function of its development. These were mainly local plastic deformations around hard inclusions and microcracks. Fatigue tests for this steel were carried out on specimens in the as-received condition and on the live steam pipelines operated in the power plant. Based on the eddy current analysis, a fatigue life determination methodology was developed. Such methodology considers the development of degradation, expressed quantitatively, through the growth of the deformation components in subsequent cycles. Based on the established measurement procedures, the obtained results indicate the possibility of localization and identification of fatigue damage at an early stage of its development, as well as a quantitative assessment of the degree of degradation based on the eddy current technique. Further investigations were performed on the MAR 247 nickel alloy used in the construction of turbine blades of aircraft engines. A series of specimens were subjected to fatigue tests and simultaneously monitored by non-destructive, optical testing techniques such as Digital Image Correlation (DIC) and Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI). Subsequent conductivity measurements were performed on such specimens by using the eddy current method (according to the developed procedure), as well as classic defectoscopy tests. Optical techniques enabled an early identification of local strain concentrations resulting from local stress concentrations. In these areas, the development of the dominant crack propagation was observed. Such observations were further confirmed by the parallel eddy current tests, which also revealed other fatigue cracks at the stage preceding the development of the dominant damage. A local drop in the conductivity value in the area of damage initiation was also found in the form of strain concentration. Similar tests were also carried out for the Inconel 718 alloy by using specimens with a variable cross-sectional area enabling to obtain a variable deformation field. Additionally, an attempt to identify technological defects resulting from local overheating of the material structure by the grinding tool was made. The developed test procedures enabled the detection of defects related to grinding burns. The subsequent analysis of the parameters of the recorded impedance signal obtained by the eddy current method, allows the quantitative assessment of the depth of the overheating zone and the qualitative assessment of changes in the hardness of the layer, resulting from the effect of high temperature.

2

Stal nierdzewna w branży lotniczej

Brytan Z.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2014

|

nr 5-6

12--13

PL

Stale nierdzewne zajmują ważne miejsce w aplikacjach lotniczych, co wynika zarówno ze szczególnej odporności korozyjnej stali nierdzewnych i odporności na pełzanie stali żarowytrzymałych, jak i wysokich własności mechanicznych, jakie zapewniają stale nierdzewne umacniane wydzieleniowo.

3

Charakterystyki użytkowe łuków rur ze stali żarowytrzymałej X10CrMoVNb9-1 wykonanych w procesie gięcia ze strefowym nagrzewaniem indukcyjnym

Cieśla M., Tomczak J., Hadasik E., Findziński R., Kawała T.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 7

487--491

PL

W artykule zawarto wyniki analizy teoretycznej i doświadczalnej procesu gięcia rur ze stali X10crMoVnb9-1. Przedstawiono innowacyjną technologię procesu gięcia rur z lokalnym nagrzewaniem indukcyjnym oraz wyniki modelowania numerycznego kształtowania łuku rurowego metodą elementów skończonych z użyciem programu Symufact Forming 11.0. Analizie poddano zmianę geometrii w obszarze łuku – owalizację przekroju poprzecznego, grubość ścianek, a wyniki obliczeń numerycznych porównano z wynikami otrzymanymi w warunkach przemysłowych. Określono podstawowe właściwości mechaniczne giętej rury o średnicy 508 mm i grubości ścianki 55 mm w stanie dostawy i po obróbce cieplnej w próbach rozciągania, twardości, udarności i próbach zmęczeniowych. Wykazano, że wykonane łuki rur ze stali X10crMoVnb9-1 gięte zaproponowaną technologią spełniają wymagania odpowiednich norm.

EN

The paper contains the results of theoretical and experimental research on tube bending process used in manufacturing of X10CrMoVNb9-1 steel pipes. The innovative tube bending process using local induction heating and the results of finite-element numerical analysis of pipe bends using Symufact Forming 11.0 software were presented. Numerical analysis covered the changes in pipe bend geometry (ovalisation of cross section, wall thickness) and the results were compared with those obtained in industrial conditions. Basic mechanical properties of bended pipe (diameter 508 mm, wall thickness 55 mm) in the supply condition and after heat treatment were determined using tensile, hardness, impact and fatigue tests. It has been shown that X10CrMoVNb9-1 steel pipe bends manufactured using proposed technology meet the requirements of the relevant standards.

4

Spawanie stali CrMo w przemyśle energetycznym i petrochemicznym

Hilkes J., Gross V.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2013

|

R. 57, nr 2

25--33

PL

Przedstawiono rozwój stali i zastosowanie stali CrMo, począwszy od klasycznych, poprzez nowoczesne stale CrMoV, aż do stali typu 12Cr1Mo. Przedstawiono również materiały dodatkowe do spawania stosowane w energetyce i przemyśle petrochemicznym. W artykule odniesiono się do różnych międzynarodowych norm materiałowych, które znajdują zastosowanie do klasyfikacji stali, a także do szczególnych własności i wymagań ustanowionych przez dzisiejszy przemysł

EN

The paper provides an overview of the development and applications of the classic CrMo steels, the new CrMoV ones all the way up to 12Cr1Mo. Also, the corresponding welding consumables for the power generation and the petrochemical industry have been discussed. Reference has been made to the various international material standards that are applicable and the specific properties and requirements as set by today’s industries.

5

Uruchomienie produkcji śrub specjalnych ze stali żaroodpornych i żarowytrzymałych

Gaweł G., Gaweł T., Pondel T., Stręczek P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 7

550--554

PL

Współczesny przemysł wymaga od producentów elementów złącznych ciągłego udoskonalania swoich wyrobów. Dotyczy to zarówno konstrukcji, jak również materiałów stosowanych na śruby. Firma Gaweł Zakład Produkcji Śrub Sp. z o.o. podjęła się uruchomienia produkcji śrub ze stali żaroodpornych i żarowytrzymałych. Śruby z tych stali znajdą zastosowanie w odpowiedzialnych urządzeniach, takich jak: turbiny, sprężarki przeznaczone dla motoryzacji, sprężarki przeznaczone dla przemysłu lotniczego, turbiny parowe, turbiny gazowe. Przytoczone urządzenia pracują w podwyższonych i wysokich temperaturach. Śrubom, jako elementom łączącym podzespoły i zespoły maszyn, stawiane są wysokie wymagania, ponieważ ogromny procent tych elementów pracuje w zróżnicowanych środowiskach o dużej agresywności. Artykuł dotyczy całej technologii wytwarzania śrub surowych, tj. ucinania drutu, odkształcenia na zimno łba śruby, wykonania gniazda sześciokarbowego, okrawania łba śruby, walcowania gwintu. Jednocześnie w artykule przedstawiono aspekt ekonomiczny wykonania śrub ze stali żaroodpornych i żarowytrzymałych.

EN

The modern industry demands from the manufacturers of fasteners to continuously improve their products. This concerns both the construction and materials applied for screws production. Gaweł ZPS Ltd company undertook starting the production of screws of heat-resisting and creep-resisting steels. Screws of these steels will find application in responsible devices such as turbines (steam turbines, gas turbines) or compressors used in automotive and aircraft industry. The mentioned devices work in elevated and high temperatures. Screws, as the elements fastening machine subassemblies and assemblies, are expected to meet high performance requirements, since a wide range of these elements work in diversified environments of high aggressiveness. The paper discusses the entire technology of raw screws manufacturing, i.e. cutting of wire, cold heading, forming of hexalobular socket, trimming of screw head, thread rolling. Additionally, the economical aspect of production of heat-resisting and creep-resisting steel screws is discussed in the paper.

6

Złącza niejednorodne z nowych stali do pracy w podwyższonych temperaturach

Brózda J., Zeman M., Szubryt M.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2009

|

R. 53, nr 4

42-51

PL

Podczas wykonywania instalacji energetycznych lub ich remontów może zajść potrzeba łączenia stali żarowytrzymałych różnych gatunków. Stwarza to szereg problemów, jak dobór właściwego spoiwa, określenie optymalnej temperatury obróbki cieplnej oraz występowanie reaktywnej dyfuzji węgla. W ostatnich latach w Instytucie Spawalnictwa w Gliwicach w ścisłej współpracy z Przedsiębiorstwem Urządzeń Energetycznych REMAK S.A. w Opolu przeprowadzono badania szeregu złączy niejednorodnych rur o różnych średnicach i grubościach ścianki. Badania prowadzono w ramach projektów europejskich COST 522 i 536, a finansowane były przez Komitet Badań Naukowych oraz Ministerstwo Nauki i Informatyzacji. W artykule zamieszczono wyniki badań niejednorodnych złączy rur ze stali P91 + P23 spawanych spoiwami o składzie chemicznym stali P91 i P23 w stanie wyżarzonym odprężająco oraz dodatkowo poddanych działaniu temperatury 550 stopni C i 600 stopni C przez okres 3000 i 10000 godzin. Podano również własności złączy rur ze stali P91 ze stalami starszej generacji, jak 13HMF, 10CrMo9-10 i X20CrMoV 12 1 oraz złączy rurek T24 + 13CrMo4-5 i T24 + 10CrMo9-10, spawanych bez podgrzewania i obróbki cieplnej. Publikacja zawiera wyniki badań wytrzymałościowych, udarności, metalograficznych i pomiarów twardości złączy spawanych w różnych pozycjach.

EN

During the erection of new power industry installations or their refurbishing, it may be necessary to weld dissimilar joints in steel of different grades. It is connected with various problems, such as the selection of the proper filler metal, the determination of the optimal PWHT temperature and the occurrence of the up-hill carbon diffusion. In last years at the Institute of Welding in Gliwice, in close cooperation with the Power Installations Modernisation Company REMAK - Opole, several dissimilar welded tube and pipe joints made of different steels have been tested. The research, financed by the Polish Ministry of Science, was performed in the framework of the European COST 522 and 536 projects. In the paper there are given examination and test results of dissimilar P91+P23 steel pipe joints welded with P91 and P23 matching filler metals, after PWHT and exposure tests at 550 degrees C and 600 degrees C for 3000 and 10 000 hours. Properties of pipe joints in P91 steel welded with the older generation steels: 13HMF, 10CrMo9-10 and X20CrMoV 12 1 are also presented. Tube joints in T24 + 13CrMo4-5 and T24 + 10CrMo9-10 steels welded without preheating and PWHT were tested and examined. There are given results of tensile and notch toughness tests, hardness measurements and metallographic examination of joints for different welding positions.

7

Heat resistance of Fe-Al intermetallics in the context of selected heat-resistant and hihg-temperature creep resistant steels

Patejuk A., Gabrylewski M., Baranowski P.

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

Vol. 9, iss. 2

77-80

EN

Results are hereby presented of heat-resistance tests of two Fe3Al and FeAl intermetallic phase-based alloys in the context of St41k-type boiler steel and 50H21G9N4 high-temperature creep resistant steel. It has been ascertained that heat resistance of the 50H21G9N4 steel and of the Fe3Al and FeAl intermetallic phase-based alloys significantly exceeds that of the boiler steel tested in the air atmosphere and the atmosphere of a flue gas with CO, CO2, SiO2 content alike. Improvement of these properties depends of exposure conditions. The largest differences have been observed when the tests were carried out in temperature 1023 K and in the flue gas atmosphere. The differences have been more and more noticeable as the exposition duration extended. A tendency has been also recorded of smaller mass decrements of the Fe3Al and FeAl intermetallic phase-based alloys as compared to the 50H21G9N4 steel.

8

Technologia spawania i własności złączy spawanych nowych stali bainitycznych i martenzytycznych ze stalami żarowytrzymałymi

Cudek K., Tasak E., Ziewiec A.

Przegląd Spawalnictwa

|

2008

|

R. 80, nr 2

9-13

PL

Przedstawlono wyniki prób spawania stosowanych dotychczas stali żarowytrzymałych z nowymi stalami bainitycznymi i martenzytycznymi. Pozytywne wyniki wszystkich badań pozwoliły na opracowanie instrukcji technologicznych spawania (WPS), które zostaty zatwierdzone przez TUV. Pozwoliło to firmie SEFAKO podjąć się spawania najnowszej generacji stali na elementy kotłów do pracy w warunkach nadkrytycznych oraz stosowania tych stali podczas remontów kotłów wykonanych z materiałów starszej generacji.

EN

The paper shows the results of welding tests high-temperature creep resisting steels and new bainitic and martensitic steels. The positive results of the investigations allowed elaboration of welding procedure specification (WPS), that were approved by TUV. This allowed the SEFAKO company to make an attempt of welding of the newest generation boiler steels for heavy conditions.

9

Termowizyjne badania cyklu cieplnego napawania stali niskostopowej żaroodpornym nadstopem na osnowie niklu

Nowacki J., Wypych A.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2008

|

R. 52, nr 5

146-146

PL

Wykonano próby napawania jedno- i wielościegowego stali niskostopowej 13CrMo4-5 nadstopem na osnowie niklu Inconel 625 dla dwóch poziomów energii liniowej napawania: E=620 J/mm i E=2100 J/mm. W wyniku monitorowania kamerą termowizyjną temperatury w procesie napawania uzyskano dane do określenia cyklu cieplnego, temperatury międzyściegowej, czasu przerw w spawaniu niezbędnych do utrzymania założonej temperatury międzyściegowej, czasu t8-5 dla stali i czasu t11-5 dla napoin. Określono wpływ energii liniowej napawania na zmiany temperatury napoin. Wykazano pełną przydatność techniki termowizyjnej do analizy spawalniczego cyklu cieplnego napawania.

EN

Single-pass and multi-pass overlay welding of 13CrMo4-5 low-alloy steel with Inconel 625 nickel superalloy was tested with the use of two levels of the heat input, namely E=620 J/mm and E=2100 J/mm. As the result of thermovision monitoring of temperature during the welding process it has been obtained data for determination the welding thermal cycle, the inter-pass temperature, the interruption time necessary to maintain this temperature, t8-5 for steel and t11-5 for weld overlays, as well as the heat input effect on weld overlay temperature changes. It has been shown good usability of the thermovision techniques for analysis of the welding thermal cycle.

10

Rozwój nowych stali żarowytrzymałych przeznaczonych na elementy kotłów o parametrach nadkrytycznych

Pasternak J., Kiełbus A.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2006

|

Vol. 315, z. 56

519-530

PL

W artykule zestawiono podstawowe materiały żarowytrzymałe przewidywane do zastosowania w kotłach o parametrach nadkrytycznych, wyniki badań uzyskane przy opanowywaniu procesów spawania i obróbki cieplnej stali bainitycznych o zawartości 2,5%Cr, przeznaczonych na ściany membranowe, jak i stali martenzytycznych o zawar-tości 9 do 12%Cr przewidywanych do zastosowania na wężownice lub kolektory zbiorcze przegrzewaczy pary wysoko sprawnych kotłów energetycznych. Wdrożenie oraz rozwój procesów spawania nowych żarowytrzymałych stali martenzytycznych jest efektem współpracy pomiędzy wytwórcami urządzeń kotłowych, dostawcami i użytkownikami materiałów spawalniczych w ramach europejskich programów badawczych COST 522 i COST 536.

EN

The article presents RAFAKO SA experience within the field of selection of filler metals, welding processes, implementation of new steel grades as well as selected results of examinations of welded joint properties of new generation creep-resisting steel grades - including those with the addition of tungsten - for their weldability, strength and process properties. It also presents the results of strength examinations of steam containing 12% Cr as well as P92 steel grade containing 9% Cr, including the results of the assessment of welded joints structure, heat affected zone after relief annealing and structure stability after simulated operating conditions (ageing) and after c.a. 20 000 hours of operation in actual boiler operating conditions. Said examinations were carried out in RAFAKO S.A. within the framework of COST 522 and COST 536 program.

11

Właściwości mechaniczne złączy spawanych z żarowytrzymałej stali niskostopowej T24

Lalik S., Niewielski G., Cebulski J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2006

|

R. 78, nr 5-6

42-45

PL

Przedstawiono wyniki badań złączy spawanych z żarowytrzymałej stali niskostopowej nowej generacji T24 (7CrMoVTiB10-10) stosowane] na rury kotłowe o małej średnicy i niewielkiej grubości ścianki. Podstawową zaletą technologiczną ferrytycznej stali T24 jest brak konieczności wykonywania zabiegów obróbki cieplnej przed i po spawaniu, co pozwala na wykonywanie elementów wielkogabarytowych (np. ściany szczelne). W przypadku tej stali podgrzewanie elementów przed spawaniem nie ma istotnego wpływu na twardość złącza. Nowe niskostopowe stale ferrytyczne są wykorzystywane przy modernizacji istniejących elektrowni, co rodzi konieczność określenia właściwości połączeń spawanych tych stali ze stalami, z których jest wykonana remontowana instalacja. Badania struktury i właściwości mechanicznych wykonano dla jednoimiennych oraz różnoimiennych połączeń stali T24 ze stalami 10CrMo910 i 10CrAISi7. Badane złącza wykonano metodami: spawania elektrodą topliwą w osłonach gazowych (GMAW), elektrodą nietopliwą w osłonach gazowych (GTAW), łukiem krytym (SAW) oraz elektrodą otuloną (SMAW). Złącza różnoimienne wykonano z zastosowaniem obróbki cieplnej (podgrzewania wstępnego i wyżarzania odprężającego) i bez tej obróbki. Wyniki badań pozwoliły na zweryfikowanie dobranych parametrów technologicznych spawania oraz na dobór materiałów dodatkowych.

EN

In this paper were presented the results of welded joints research. Tested joints were made from creep-resistance, Iow-alloyed, new generation T24 steel (7CrMoVTiB10-10) used for boiler tubes with small diameter and thin walls. Main technological advantage of ferritic T24 steel is not necessity of heat-treatment procedures before and after welding, which allow to build big elements (e.g. hermetic walls). In case of this steel preheating of elements before welding doesn't influence on welded joint hardness. New Iow-alloyed ferritic steels are used in power plant modernization, what is the reason of necessity to specify the properties of welded joints made from this steels with steels, which repaired installation was made from. Structure and mechanical properties research were conducted for singlenamed and heteronamed joints of T24 steel with 10CrMo910 and 10CrAISi7 steels. Tested joints were made by: GMAW, GTAW, SAW and SMAW welding methods. Heteronamed joints were made with use of heat-treatment (initial preheating and stress relief annealing) and without it. Results of the research allowed to verify chosen technological parameters of welding and for additional materials selection.

12

Zmęczenie cieplno-mechaniczne stali żarowytrzymałych

Okrajni J., Sozańska M., Marek A., Junak G.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 3

241-244

PL

Praca koncentruje sie na zagadnieniach odporności na zmęczenie cieplno-mechaniczne stali żarowytrzymałych stosowanych w energetyce. Przedstawiono w niej metodykę badań zmęczeniowych, wybrane wyniki testów mechanicznych oraz badań metalograficznych po procesie zmęczenia. Testy laboratoryjne wykonano dla stali X20CrMoV12.1 oraz P91 i P92. Ich celem było miedzy innymi porównanie zachowania sie materiałów stosowanych tradycyjnie w energetyce z powszechnie je zastępującymi stalami P91 i P92, charakteryzującymi sie wysoką wytrzymałością na pełzanie. Obserwowano różny charakter pękania materiałów w przypadku zastosowania różnych rodzajów cykli zmęczenia cieplno-mechanicznego.

EN

The paper focuses on issues concerning resistance to thermo-mechanical fatigue of high-temperature creep-resisting steels applied in the power industry. It presents the methodology of fatigue examinations as well as selected results of mechanical tests and structure examinations after the fatigue process. Laboratory tests were conducted for X20CrMoV12.1, P91 and P92 steels. Their objective was, inter alia, to compare the behaviour of materials traditionally applied in the power industry with their commonly used substitutes: P91 and P92 steels, characterized by high creep resistance. In the structural examinations, a different nature of cracking was observed in case of different types of thermo-mechanical fatigue cycles.

13

Udział Instytutu Spawalnictwa we wdrażaniu stali żarowytrzymałych nowej generacji do krajowej energetyki i w zapewnieniu niezawodności konstrukcji spawanych.

Brózda J., Sędek P.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2005

|

R. 49, nr 4

42-44, 47

PL

Przedstawiono zakres działalności pracowników Zakładu Badań Spawalności i Konstrukcji Spawanych w ostatnich 10. latach, który obejmował m.in.: badania spawalności stali żarowytrzymałych nowej generacji prowadzone we współpracy z Europejskim Programem Badawczym COST 522, ocenę wytrzymałości zmęczeniowej połączeń spawanych przy wykorzystaniu metod numerycznych, opracowanie symulatora cykli cieplnych i odkształceniowych oraz urządzenia do stabilizacji wibracyjnej. Podano przykłady ważniejszych prac badawczych, ekspertyz wykonanych dla przemysłu i związane z nimi publikacje. Zwrócono uwagę na rozwój naukowy pracowników badawczych i ich udział w konferencjach krajowych i zagranicznych.

EN

It has been presented the scope of activities of the Weldability Testing and Welded Structures Department in the last decade, which comprised, amont other subjects, investigations into of weldability of new generation heat resistant steels carried out in collaboration with the European Research Programme COST 522, assessment of fatigue strength of welded joints with the use of numerical methods, designing of a thermal and strain cycles simulator and a device for vibratory stabilization. It has been given examples of more important research works and experts' reports prepared against orders of industrial enterprises as well as of publications related to them. The scientific upgrowth of the Department's research staff and their participation in home and foreign scientific conferences has been mentioned.

14

Udział Instytutu Spawalnictwa w badaniach spawalności stali żarowytrzymałych nowej generacji - istotnym wkładem w modernizację krajowej energetyki.

Brózda J., Zeman M.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2005

|

R. 49, nr 5

138-144, 149

PL

Podano krótką charakterystykę krajowej energetyki i uzasadniono konieczność jej modernizacji. Zamieszczono wyniki badań spawalności stali T/P23, T24, T/P92, E911 i HCM12A w postaci wykresów CTPc-S i własności symulowanej strefy wpływu ciepła oraz wyniki badań skłonności do pęknięć wyżarzeniowych. Dla złączy spawanych rur ze stali P23, T92, P92, E911 i HCM12A podano warunki spawania, własności mechaniczne, wyniki badań metalograficznych i pomiaru twardości. Stwierdzono, że badane złącza rur wykonane zgodnie ze sprawdzoną technologią spawania i obróbki cieplnej charakteryzują się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi i plastycznymi oraz wymaganą odpornością na kruche pękanie.

EN

Polish power industry has been characterized in short and the necessity of its modernization has been justified. In the paper it has been inserted the results of testing of weldability of T/P23, T24, T/P92, E911 and HCM12A steels in the form of TTT curves. The properties of simulated heat affected zones and the results of testing the susceptibility to annealing cracks have been given as well. For welded joints in P23, T92, P92, E911 and HCM12A steel pipes there are given welding conditions, mechanical properties, the results of metallographical examination and hardness measurements. It was found that the test joints made in accordance with verified welding and heat treatment procedures were characterized by good mechanical and plastic properties and required fracture toughness.

15

Stale żarowytrzymałe nowej generacji, ich spawalność i własności złączy spawanych. Część I. Cel stosowania stali żarowytrzymałych nowej generacji, ich charakterystyka i wynikające korzyści.

Brózda J.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2004

|

R. 48, nr 1

41-49

PL

Podano krótką charakterystykę krajowego systemu energetycznego i zwrócono uwagę na konieczność jego dalszej modernizacji w celu spełnienia wymagań dyrektywy Unii Europejskiej 2001/80/WE dotyczącej ograniczenia emisji zanieczyszczeń do powietrza. Zwrócono uwagę na celowość instalowania systemów energetycznych z nadkrytycznymi parametrami pary o mniejszej ilości emitowanych zanieczyszczeń do atmosfery, wymagającymi stosowania stali żarowytrzymałych nowej generacji. Omówiono rozwój tej grupy stali żaroodpornych stosowanych w energetyce, wytrzymałość na pełzanie i podano przykłady ich zastosowania w nowych elektrowniach pracujących w Europie. Zamieszczono podstawowe charakterystyki dla następujących stali: HCM2S (T/P23), P92, E911 i HCM12A.

EN

A short characteristic of the Polish power industry is given and the attention is paid to the necessity of its further modernization in order to satisfy the requirements of the 2001/80/EC European Union Directive on the limitation of the emission of some pollutants into the air. Installation of power generation systems with supercritical steam parameters and lower emission levels is found to be necessary, what requires the application of new grades of heat resistant steels. Development of heat resistant steels of new generation is discussed, their creep strength and examples of application in new European power plants are presented. Basic characteristics of the following steels are given: HCM2S (T/P23), P92, E911 and HCM12A.

16

Stale żarowytrzymałe nowej generacji, ich spawalność i własności złączy spawanych. Część V. Stal HCM12A.

Brózda J.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2004

|

R. 48, nr 6

30-34

PL

Podano krótką charakterystykę stali HCM12A oraz wyniki badań spawalności. Wykonano wykres przemian austenitu dla warunków spawalniczych - CTPc-S i zbadano wpływ cykli cieplnych spawania na własności symulowanej SWC. Stwierdzono, że w szerokim zakresie czasów stygnięcia t8/5 występuje martenzyt o twardości przekraczającej 430 HV. Udarność symulowanej SWC jest niska i dopiero obróbka cieplna zwiększa ją do wartości zbliżonej do udarności materiału podstawowego. Przeprowadzone badania wykazały brak skłonności stali HCM12A do pęknięć wyżarzeniowych. W oparciu o dane z literatury podano warunki spawania rur ze stali HCM12A metodą TIG, elektrodami otulonymi i łukiem krytym oraz własności złączy spawanych. Zamieszczono również wyniki badań wytrzymałościowych, udarności i badań metalograficznych złączy rur spawanych w Fabryce Kotłów RAFAKO. Złącza te charakteryzują się dobrymi własnościami plastycznymi i wysoką udarnością spoiny i SWC. Podano również niektóre wyniki badań rur ze stali HCM12A po eksploatacji w elektrowni.

EN

A short characteristics of the HCM12A steel and results of weldability examination are given. The TTT-diagram for welding purposes was developed and the influence of welding thermal cycles on the properties of simulated heat affected zones was examined. It was found, that in a wide range of t8/5 cooling times martensite with the hardness exceeding 430 HV was present. The impact strength of the simulated HAZ is low and only heat treatment improves it, to reach the value close to the notch toughness of the parent material. The performed reheat cracking test did not reveal any susceptibility of the HCM12A steel to crack formation of annealing type. On the basis of the literature review, the welding conditions are given for the processes: GTAW, MMAW and SAW, as well as the properties of welded joints. There are also included the results of mechanical testing and metallographic examination of tube and pipe joints welded at the RAFAKO Boiler Engineering Company. The welded joints are characterized by good plasticity and high impact strength of the weld metal and HAZ. Some properties after service exposure of HCM12A steel tubes in a power plant are also given.

17

Stale żarowytrzymałe nowej generacji, ich spawalność i własności złączy spawanych. Część IV. Stal E911.

Brózda J.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2004

|

R. 48, nr 4

49-54

PL

Podano podstawowe charakterystyki stali E911 (X11CrMoWVNb9-1-1) oraz jej wytrzymałość na pełzanie w porównaniu do innych gatunków stali żarowytrzymałych. Wykonano wykres przemian austenitu dla warunków spawalniczych - CTPc-S i zbadano wpływ cykli cieplnych spawania na własności symulowanej SWC. Stwierdzono, że w szerokim zakresie czasów stygnięcia t8/5 występuje martenzyt o twardości większej od 400 HV. Udarność symulowanej SWC jest znacznie niższa od udarności materiału rodzimego. Przeprowadzone badania skłonności do pękania wyżarzeniowego wykazały odporność stali E911 na ten rodzaj pęknięć. W oparciu o analizę literatury podano podstawowe warunki spawania stali E911, stosowane materiały dodatkowe i własności złączy spawanych. Próbne złącza rur ze stali E911(fi 405 x 60 mm) spawano w pozycji przymusowej (PF) i w pozycji naściennej (PC) metodą TIG drutem C9 MVW-IG i elektrodami otulonymi FOX C9 MVW firmy Böhler. Po przeprowadzeniu obróbki cieplnej złącza próbne poddano badaniom ultradźwiękowym i obszernym badaniom własności mechanicznych oraz przeprowadzono badania metalograficzne i pomiary twardości. Stwierdzono, że własności wytrzymałościowe i plastyczne złączy spawanych odpowiadają wymaganiom jak dla stali E911, twardość nie przekracza 297 HV10, udarność materiału rodzimego i SWC jest wysoka, a praca łamania spoiny (44-64 J) spełnia wymagania UDT i TŰV.

EN

Basic characteristics of the E911 (X11CrMoWVNb9-1-1) steel and its creep strength in comparison with the other heat resisting steel grades are given. The TTT-diagram for welding purposes was developed and the influence of welding thermal cycles on the properties of simulated heat affected zones was examined. It was found, that in a wide range of t8/5 cooling times martensite with the hardness exceeding 400 HV was present. The impact strength of the simulated HAZ was much lower than that of the parent material. The reheat cracking test did not reveal any susceptibility of the E911 steel to crack formation of that type. On the basis of literature review, basic welding conditions for the E911 steel, suitable filler metals and properties of welded joints are given. Test butt joints in E911 steel tubes (phi 405 x 60 mm) were TIG welded with the Böhler C9 MVW-IG wire (root) and FOX C9 MVW covered electrodes in the horizontal (PC) and vertical-up (PF) positions. After post weld heat treatment the joints were ultrasonically tested and a wide range of mechanical tests as well as metallographic examination and hardness measurements were performed. It was found, that mechanical and plastic properties of welded test joints satisfied the requirements for the E911 steel, the hardness did not exceed 297 HV10, the impact strength of the parent material and HAZ was high and the notch toughness of the weld (44-64 J) satisfied the UDT and TŰV approval requirements.

18

Stale żarowytrzymałe nowej generacji, ich spawalność i własności złączy spawanych. Część III. Stal T/P92.

Brózda J.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2004

|

R. 48, nr 3

47-54

PL

Zbadano spawalność stali T/P92 w oparciu o technikę symulacji cykli cieplnych spawania, przeprowadzono analizę wyników badań i podano założenia do technologii spawania. Scharakteryzowano materiały dodatkowe stosowane do spawania tej stali. Wykonano próbne złącza spawane rur o wymiarach fi 51,0 x 7,0 mm i fi 219 x 20 mm, zbadano ich własności wytrzymałościowe i udarność oraz przeprowadzono badania metalograficzne i pomiary twardości. Stwierdzono, że złącza spawane w stanie obrobionym cieplnie charakteryzują się dobrymi własnościami mechanicznymi, a twardość nie przekracza 285 HV10. Udarność poszczególnych obszarów złączy spawanych jest wystarczająco wysoka i spełnia wymagania instytucji dozoru technicznego UDT i TÜV.

EN

By using the welding thermal cycle simulation technique, the weldability of T/P92 steels has been examined, the results have been analyzed and the welding technology assumptions given. Consumables used for welding of T/P92 steels are characterized. Tube and pipe test joints in dimensions of phi 51,0 x 7,0 mm and 219 x 20 mm were welded, their mechanical properties and impact strength were tested, as well as metallographic examinations and hardness tests were performed. It was found that the welded and post-weld heat treated joints had good mechanical properties and the Vickers hardness did not exceed 285 bHV10. The impact strength of the individual welded joint regions is sufficiently high and satisfies the requirements of the technical inspection societies UDT and TŰV.

19

Stale żarowytrzymałe nowej generacji, ich spawalność i własności złączy spawanych. Część II. Stal T/P23.

Brózda J.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2004

|

R. 48, nr 2

33-43

PL

W oparciu o technikę symulacji cykli cieplnych zbadano wpływ czasu stygnięcia t8/5 na przemiany strukturalne, twardość i udarność SWC stali T/P23. Omówiono materiały dodatkowe do spawania. Przedstawiono własności złączy ze stali T23 na przykładzie ściany szczelnej kotła. Podano warunki wykonania próbnego złącza rur (f 219 x 25 mm) ze stali P23, własności wytrzymałościowe w temperaturze pokojowej i podwyższonej, udarność poszczególnych obszarów złącza oraz wyniki badań metalograficznych i rozkłady twardości. Omówiono również własności złączy mieszanych (P23 + P91) wykonanych dwoma gatunkami spoiw stosowanych do spawania stali P91 i P23.

EN

On the basis of thermal cycles simulation technique, the influence of the t8/5 cooling time on structural transformations, hardness and the Charpy V notch toughness of HAZ in T/P23 steel has been investigated. Welding consumables have been discussed. On the example of a boiler membrane panel the properties of T23 steel welded joints are presented. Welding conditions for the test joint in P23 steel pipe (f 219 x 25 mm) are given, its mechanical properties at room at elevated temperature, notch toughness of individual joint regions as well as the results of metallographic examination and hardness distribution patterns. Properties of dissimilar joints (P23 + P91) welded with the use of P91- and P23 matched filler metals are also presented.

20

Nowoczesne materiały żaroodporne i ich spawanie.

Brózda J.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2004

|

R. 48, nr 5

30-40

PL

Omówiono dwie grupy materiałów: stale żaroodporne nowej generacji stosowane w energetyce oraz stopy żaroodporne dla energetyki, przemysłu lotniczego i kosmonautyki. Grupa pierwsza obejmuje stale ferrytyczno-martenzytyczne zawierające 2%, 9% i 12% chromu z dodatkiem wolframu oraz stale austenityczne o wysokiej odporności na pełzanie. W drugiej grupie materiałów znajdują się umocnione roztworowo stopy żaroodporne na bazie niklu lub kobaltu oraz stopy utwardzalne wydzieleniowo na bazie niklu. Podano podstawowe dane techniczne dla tych materiałów, przykłady zastosowań, charakterystyki spawalności i niektóre własności połączeń spawanych.

EN

Two material groups are presented: heat resisting steels of new generation for power plant installations and heat resisting alloys for the power generation and aerospace industries. The first group includes ferritic-martensitic steels with 2%, 9% and 12% chromium and tungsten additions as well as austenitic steels with high creep strength. In the second group of materials there are presented solution strengthened Ni or Co based alloys and age hardened Ni based alloys. Basic technical data, examples of application, weldability characteristics and properties of welded joints are given for those materials.