Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of heat treatment on thermo-mechanical fatigue and high temperature creep properties for 316L steel

Poloczek Łukasz, Kuziak Roman, Pidvysots’kyy Valeriy

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 3

33--43

EN

The main purpose of the work was to develop the characteristics of high-temperature structure degradation processes under the synergistic effects of thermo-mechanical fatigue and high temperature creep for samples made of 316L steel in the delivery condition and after heat treatment. The use of heat treatment consisting of solution treatment at 1100°C for 45 minutes and water cooling improved the mechanical properties of 316L steel. Moreover, in fatigue tests, in every case, increasing the strain value in a single cycle leads to a faster sample rupture. An additional aim of the research was also to develop and verify a new innovative research methodology concerning the combination of fatigue cycles with the creep process at elevated temperature, the aim of which is to better reflect the behaviour of the material in real working conditions.

PL

Głównym celem pracy było opracowanie charakterystyk wysokotemperaturowych dla procesów degradacji struktury pod wpływem synergicznego oddziaływania zmęczenia cieplno-mechanicznego i pełzania w podwyższonej temperaturze dla próbek wykonanych ze stali 316L w stanie dostawy i po obróbce cieplnej. Zastosowanie obróbki cieplnej polegającej na przesyceniu w 1100°C przez 45 minut i chłodzeniu wodą poprawiło właściwości mechaniczne stali 316L. Ponadto w testach zmęczeniowych w każdym przypadku zwiększenie wartości odkształcenia w jednym cyklu prowadzi do szybszego rozerwania próbki. Dodatkowym celem badań było również opracowanie nowej, innowacyjnej metodyki badawczej dotyczącej połączenia cykli zmęczeniowych z procesem pełzania w podwyższonej temperaturze, której celem jest lepsze odzwierciedlenie zachowania materiału w rzeczywistych warunkach pracy.

2

Badania niskocyklowe stali w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego : projekt i weryfikacja stanowiska badawczego

Lis Zbigniew

Postępy w Inżynierii Mechanicznej

|

2019

|

nr 14(7)

85--96

PL

W pracy przedstawiono projekt oraz opis stanowiska do badań próbek ze stali w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego. Zakres pracy obejmuje analizę stanu techniki, projekt oraz przedstawienie wyników prób weryfikacyjnych stanowiska w zróżnicowanych warunkach obciążenia.

EN

The paper presents the design of the test stand for testing steel specimens under thermo-mechanical fatigue. The aim of the work includes the analysis of the design and verification tests under various load conditions.

3

The impact of temperature oscillations and heat transfer conditions in thick-walled elbows and tubes on the local stress-strain behaviour during the fast start-up of power boilers

Okrajni Jerzy, Wacławiak Krzysztof

Engineering Transactions

|

2019

|

Vol. 67, iss. 4

579--591

EN

The paper presents results of tests designed for predicting the behaviour of components subjected to variable temperature and mechanical loading conditions. Elbows and tubes, as examples of components widely used in power plant pipelines, have been examined. This analysis includes a description of model characteristics, the operating parameters of devices under industrial conditions, and the results of computational modelling (FEM).

4

Low cycle fatigue studies of WCLV steel (1.2344) used for forging tools to work at higher temperatures

Hawryluk M., Dolny A., Mroziński S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 2

465--478

EN

The paper presents the results of low cycle fatigue studies of WCLV tool steel aimed at determining the diagrams of low cycle fatigue and verifying them based on the analysis of durability of the selected forging tool. Based on the macro- and microstructural tests as well as numerical modelling of industrial forging processes, the conditions for the implementation of laboratory fatigue tests were determined. The samples underwent periodical uniaxial loading (tension–compression conditions) at four levels of amplitude of total strain (0.5; 0.8; 1.0; 2.0%), at three temperatures (20, 300 and 600 °C), based on the macro- and microstructural tests as well as numerical modelling of industrial forging processes. For the determination of the hysteresis loop based on the obtained fatigue results, the Ramberg–Osgood equation was applied. The fatigue diagrams in the bilogarithmic system were approximated by the Manson–Coffin–Basquin equation, and the diagrams of low cycle fatigue in the ɛa–Nf and σa–Nf system were obtained. The results of the laboratory tests concerning the fatigue strength of WCLV tool steel were preliminarily verified based on the analysis of the punch used to forge a lid forging, exhibiting a good agreement. The performed comparative analysis of the results of the fatigue tests and the numerical analysis combined with the studies of the microstructure revealed the possibility of their application in the aspect of forging tools’ durability as well thermo-mechanical fatigue strength.

5

Wpływ parametrów obciążeń cieplno-mechanicznych na procesy lokalnego odkształcenia w wybranym elemencie

Marek A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 8

294--297

PL

Analizę wytrzymałościową przeprowadzono dla dwóch sposobów obciążenia modelu, w którym znajduje się karb geometryczny. Przyjęto, że element pracuje w warunkach zmiennych obciążeń mechanicznych i cieplnych. Założono, że charakter tych obciążeń jest zbliżony do warunków jakie panują podczas włączania i wyłączania bloku energetycznego. Na przebieg zmian obciążeń w czasie składa się przedział czasu obejmujący nagrzewanie i wzrost ciśnienia, okres w którym ciśnienie i temperatura przyjmują stałe wartości oraz przedział czasu obejmujący odciążenie i spadek wartości temperatury. Badano przypadek, gdy karb znajduje się na powierzchni materiału. Opisano przebieg zmian odkształcenia i naprężenia w wierzchołku karbu w warunkach opisanych obciążeń mechanicznych i zmiennej temperatury.

EN

A strength analysis was performed for two methods of loading of a model with a geometric notch. It was assumed that the element works under variable mechanical and thermal loads, and athat the nature of the loads is similar to the conditions existing during the start-up and shut-down of a power unit. The course of changes in the load over time consists of a time interval including the heating and pressure rise, the period when the pressure and temperature assume constant values, and the time period encompassing the unloading and the drop in the temperature. A case was investigated where the notch was located on the surface of the material. The course of changes is described concerning the strain and stress in the apex of the notch in the discussed mechanical conditions and at a variable temperature.

6

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

Junak G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 8

327--331

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.

7

Analysis of fatigue cracks of cylinder heads in diesel engines

Ashouri H., Beheshti B., Ebrahimzadeh M. R.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 2

369--383

EN

Loading conditions and complex geometry have led cylinder heads to become the most challenging parts of diesel engines. One of the most important durability problems in diesel engines is due to cracks in the valves bridge area. The purpose of this study is thermo- -mechanical analysis of cylinder heads of diesel engines using a two-layer viscoplasticity model. The results of the thermo-mechanical analysis indicate that the maximum temperature and stress occurr in the valves bridge. The results of the finite element analysis correspond with the experimental tests carried out by researchers, and illustrate cracks in cylinder heads in this region. The results of the thermo-mechanical analysis show that when the engine is running, the stress in the region is compressive, caused by thermal loading and combustion pressure. When the engine is shut off, the compressive stress turns into tensile stress because of assembly loads. The valves bridge is under cyclic tensile and compressive stress state and thus is subject to low cycle fatigue. After several cycles fatigue cracks will appear in this region. The lifetime of this part can be determined through finite element analysis instead of experimental tests. The viscous strain is greater than the plastic strain which is not negligible.

8

Porównanie właściwości stali X20CrMoV12.1 poddanej zmęczeniu cieplno-mechanicznemu w stanie wyjściowym i po eksploatacji

Marek A., Junak G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 8

357--359

PL

W pracy porównano właściwości zmęczeniowe stali X20CrMoV12.1 w stanie wyjściowym i po eksploatacji. Stwierdzono, że stal X20CrMoV12.1 po eksploatacji ma wyższą trwałość w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego niż ta sama stal w stanie wyjściowym. Dotyczy to zarówno przypadku, w którym cykl temperatury jest zgodny w fazie z cyklem odkształcenia mechanicznego, jak i przypadku, gdy cykle te pozostają w fazach przeciwnych. Dokonano strukturalnej interpretacji zachowania się rozpatrywanych materiałów. Stwierdzono, że zróżnicowanie ich właściwości zmęczeniowych związane jest ze zmianami struktury wywołanymi długotrwałym oddziaływaniem podwyższonej temperatury.

EN

The article provides a discussion on a comparison of properties of the X20CrMoV12.1 steel in the initial state and in a state after many years of service. It has been found that, in the post-operation state the X20CrMoV12.1 steel is characterised by higher fatigue life compared to the same steel grade in the initial state. The foregoing applies to a case where the temperature cycle conforms with the mechanical strain cycle in the phase as well as to one where both these cycles remain in opposite phases. What has been provided is a structural interpretation of the behaviour displayed by both the materials examined. It has been established that diversification of their fatigue characteristics is related to changes occurring in the structure, triggered by prolonged impact of increased temperature.

9

Charakterystyki zmęczeniowe stali X10CrWMoVNb9-2 w warunkach zmiennych obciążeń cieplnych i mechanicznych

Junak G., Cieśla M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 8

340--343

PL

Wysokoprężne rurociągi pary podczas eksploatacji szczególnie w trakcie odstawień i uruchamiania bloku energetycznego narażone są na oddziaływanie zarówno zmiennej temperatury, jak i obciążeń mechanicznych. W takich warunkach może wystąpić pękanie materiału w procesach zmęczenia cieplno-mechanicznego często o charakterze niskocyklowym. Niejednokrotnie decyduje to o trwałości instalacji rurociągowej. W pracy przeprowadzono próby izotermicznego zmęczenia niskocyklowego w temp. 600oC jak również zróżnicowane warianty zmęczenia cieplno-mechanicznego w zakresie zmian temperatury 200−600oC. Materiał do badań pobrano z rury ze stali X10CrWMoVNb9-2 stosowanej na rurociągi pary świeżej. Badano relacje pomiędzy trwałością w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego i izotermicznego zmęczenia niskocyklowego. Wyniki badań wykazały, że niskocyklową trwałość materiału określoną w warunkach izotermicznych można porównywać z określoną w badaniach zmęczenia cieplno-mechanicznego realizowanego w przeciw fazie przy podobnym zakresie odkształcenia plastycznego De pl.

XX

In the course of operation, and particularly during downtimes and start-ups of power units, high-pressure steam pipelines are affected by the impact of variable temperature as well as mechanical loads. Under such conditions, the material they are made of is exposed to cracking in processes of thermal and mechanical fatigue, often bearing low-cycle characteristics. In numerous cases, the foregoing is decisive of the equipment service life. This paper provides a discussion on tests of isothermal low cycle fatigue conducted under the temperature of 600oC as well as diverse scenarios of thermal and mechanical fatigue with the temperature ranging from 200−600oC. The test material was sampled from a pipe made of the X10CrWMoVNb9-2 steel, typically used to construct fresh steam pipelines. The studies focused on relations between durability under conditions of thermal-mechanical fatigue and durability in isothermal low-cycle fatigue. The results showed that low cycle durability of the material as described under isothermal conditions can be compared with durability determined in thermo-mechanical fatigue tests performed out-of-phase with a similar range of plastic strain De pl.

10

A method for the assessment of operational severity for a high pressure turbine blade of an aero-engine

Haslam A., Abu A., Laskaridis P.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2014

|

nr 145

49--50

EN

This paper provides a tool for the estimation of the operational severity of a high pressure turbine blade of an aero engine. A multidisciplinary approach using aircraft/engine performance models which provide inputs to a thermo-mechanical fatigue damage model is presented. In the analysis, account is taken of blade size, blade metal temperature distribution, relevant heat transfer coefficients and mechanical and thermal stresses. The leading edge of the blade is selected as the critical part in the estimation of damage severity for different design and operational parameters. The study also suggests a method for production of operational severity data for the prediction of maintenance intervals.

11

Zjawiska występujące w warstwie wierzchniej matryc stosowanych w procesie kucia koła czołowego

Gronostajski Z., Hawryluk M., Kaszuba M., Zwierzchowski M.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 3

38--48

PL

W pracy przedstawiono opis zjawisk zachodzących na powierzchni matryc do kucia odkuwki koła czołowego w trzech oper a cjach. Analizie poddano wkładki matrycowe (dolne) stosowane w poszczególnych operacjach, dla których średnie trwałości są następujące: I operacja – ok. 30 000 szt. odkuwek, II operacja – ok. 10 000 szt. oraz III operacja – 20 000 szt. Wskutek długotrw a łej pracy narzędzi, niezależnie od liczby odkutych odkuwek dla wkładek w poszczególnych operacjach zaobserwowano, że najbardziej intensywne ich zużywanie zachodzi w miejscu najdłuższego kontaktu z kutym materiałem. Opisane w pracy badania wykazały, że najbardziej niebezpiecznym czynnikiem, szczególnie dla matryc z II operacji, jest zmęczenie cieplno mechaniczne, które w efekcie szybko prowadzi do powstania pierwotnej siatki pęknięć na całej powierzchni kontaktu narzędzia z kutym materiałem, a wraz z upływem czasu także wtórnej siatki pęknięć. Z kolei w warstwie wierzchniej narzędzi stosowanych w I i III operacji dominujące jest zużycie ścierne powstałe na skutek intensywnego płynięcia materiału w obecności cząstek ściernych (tlenków).

EN

The paper presents a description of the phenomena occurring on the surface of front wheel forging dies in 3 operations . Bottom die inserts in individual operations, were analyzed , which the average tool lives are as follows: I operation about 30 000 pieces , II operation about 10 000 pieces and III operation 20 000 pieces. The long term work of the tool, regardless of the number of produced forgings, causes the most intensive wear in the location of the longest contact of the die with the forged material. The research proves that the most dangerous factor, especially for dies of the second operation is the thermo mechanical fatigue , which in effect quickly leads to the formation of the initial grid cracks, and with time the secondary grid cracks, on the whole contact area. On the other hand in the surface layer of the tools used in the first and third operation is the dominant of the abrasive wear caused by the i n tensive material flow with occurrence of the abrasive particles (oxides) has been discussed.

12

Analiza wpływu rodzaju rozruchu na przebiegi składowych naprężeń i odkształceń dla wybranego elementu grubościennego pracującego w energetyce

Marek A.

Energetyka

|

2014

|

nr 11

670--673

PL

W pracy przedstawiono wybrane wyniki porównania ze sobą dwóch rodzajów rozruchu bloku energetycznego – ze „stanu gorącego” oraz „ze stanu zimnego”. Przedmiotem analizy był zawór pary. Artykuł zawiera wyniki modelowania numerycznego wykonanego dla tego elementu. Na podstawie obliczeń stwierdzono, że bardziej niebezpiecznym, z uwagi na możliwość powstawania odkształceń plastycznych, w elementach grubościennych pracujących w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego jest rozruch ze „stanu zimnego”

EN

Presented are selected results of a comparison made between two types of a power unit start-up - the “hot” and the “cold” ones. The subject of the analysis was a steam valve and presented are results of a numerical modeling performed for this element. Ascertained is, on the basis of calculations, that the “cold start-up” is more dangerous for thick-walled elements working in thermo-mechanical fatigue conditions because of the possibility of plastic strain occurrence.

13

Wpływ długotrwałej eksploatacji na zmianę właściwości użytkowych materiału komór przegrzewaczy pary pracujących w warunkach pełzania wykonanych z martenzytycznej stali X20CrMoV11-1

Dobrzański J., Cieśla M

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2013

|

T. 65, nr 4

23--38

PL

Praca zawiera ocenę wpływu długotrwałej eksploatacji na zmianę mikrostruktury i właściwości mechanicznych stali X20CrMoV11-1 stosowanej na komory przegrzewacza pary. Materiał do badań stanowiła stal w stanie wyjściowym i po długotrwałej eksploatacji w warunkach pełzania (powyżej 100 tys. godzin). Wyznaczono podstawowe właściwości mechaniczne, próg kruchości badanych materiałów i ich odporności na kruche pękanie (δu) w odniesieniu do stanu mikrostruktury po eksploatacji. Przeprowadzono badania laboratoryjne symulujące procesy niszczenia zachodzące w warunkach pracy obiektu. Wyznaczono trwałość i trwałość resztkową na podstawie wyników skróconych prób pełzania oraz charakterystyki zmęczenia niskocyklowego i zmęczenia cieplno-mechanicznego materiału i odniesiono do stanu mikrostruktury po eksploatacji. Próby pełzania wykonano przy stałym poziomie naprężenia σ =100 MPa oraz stałym poziomie temperatury o różnych wartościach T = 600, 620, 640, 660 i 680°C. Próby zmęczenia niskocyklowego wykonano w temperaturze pokojowej oraz 550°C, a zmęczenia cieplno-mechanicznego w zakresie zmiany temperatury od 250°C do 550°C. Uzyskane wyniki badań będą niezbędne w prognozowaniu trwałości obiektów pracujących powyżej temperatury granicznej wykonanych ze stali X20CrMoV11-1 eksploatowanych w warunkach pełzania z udziałem obciążeń cieplno-mechanicznych.

EN

This paper includes an assessment of the effect of long-term service on changes in microstructure and mechanical properties of X20CrMoV11-1 steel used for steam superheater chambers. The test specimen was steel in initial state and after long-term service under creep conditions (above 100 thousand hours). Basic mechanical properties, nil ductility transition temperature and resistance to brittle cracking (δu) with reference to the microstructural state after service were determined for the tested materials. Laboratory tests simulating the destruction processes under the plant’s working conditions were conducted. Life and residual life were determined based on the results of abridged creep tests and characteristics of low-cycle and thermo-mechanical fatigue of the material and referred to the microstructural state after service. Creep tests were carried out at constant stress of σ = 100 MPa and constant temperature with different values of T= 600, 620, 640, 660 and 680°C. Low-cycle fatigue tests were carried out at room temperature and at 550°C, while thermo-mechanical fatigue tests were carried out at a temperature changing between 250°C and 550°C. The obtained test results will be necessary for forecasting the life of plants made of X20CrMoV11-1 steel working above the limit temperature and operated under creep conditions with thermo-mechanical stresses.

14

Examination of cast steel in terms of thermomechanical fatigue

Mroziński S., Włodarczyk S.

Journal of Polish CIMAC

|

2012

|

Vol. 7, no 3

211-216

EN

The paper presents experimental verification of experimental tests methodology on the testing machine in the range of thermal and thermo-mechanical fatigue . Test samples were made of martensitic cast steel. Control parameter of the tests was temperature of the sample whereas there were recorded parameters as follows: loading force and temperature of the specimen. In this study it was stated that the temperature decreases the strength parameters of the cast steel and an increase its elongation. As the results of the changes of the temperature occured loading may exceed yield strength.

15

Charakterystyki użytkowe materiału komór wylotowych przegrzewacza pary po przekroczeniu obliczeniowego czasu pracy

Cieśla M., Dobrzański J., Junak G.

Energetyka

|

2012

|

nr 1

28-38

PL

Artykuł poświęcono ocenie wpływu długotrwałej eksploatacji na właściwości mechaniczne stali X20CrMoV11.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary. Materiał do badań stanowiła stal w stanie wyjściowym i po wieloletniej eksploatacji (>100 tys. godzin). Wyznaczono podstawowe właściwości mechaniczne, próg kruchości badanych materiałów i ich odporności na kruche pękanie (?u). Przeprowadzono badania laboratoryjne symulujące procesy niszczenia zachodzące w warunkach pracy obiektu. Wyznaczono charakterystyki krótkotrwałego (przyspieszonego) pełzania, zmęczenia niskocyklowego oraz zmęczenia cieplno-mechanicznego materiału. Próby zmęczenia niskocyklowego wykonano w temperaturze pokojowej oraz 550oC, natomiast zmęczenia cieplno-mechanicznego w zakresie zmiany temperatury 250oC-550oC. Wiedza zdobyta w tym zakresie może być pomocna przy prognozowaniu trwałości obiektów wykonanych ze stali X20CrMoV11.1 eksploatowanych w warunkach obciążeń cieplno-mechanicznych.

EN

The paper focuses on evaluating the effect of long-term service on mechanical properties of the X20CrMoV11.1 steel used for superheater chambers. The test material consisted of the steel in its initial state and after long-term service (> 100k hours. The principal mechanical properties, the thresholds 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. Also, the characteristics of short-term (accelerated) creep, low-cycle fatigue and thermo-mechanical fatigue of the material were determined. The low-cycle fatigue tests were performed at room temperature and at 550oC, and the thermo-mechanical fatigue tests, at a temperature range of 250oC-550oC. The knowledge acquired in this field may be useful while forecasting the life cycle of objects made from the X20CrMoV11.1 steel, which operate under thermo-mechanical loading conditions.

16

Modelowanie procesu zmęczenia cieplno-mechanicznego

Okrajni J.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2011

|

z. 99

123-125

EN

The main purpose of the work is the method of the description of the thermo-mechanical fatigue process of power plant components working under mechanical and thermal loading. The work focuses on the chosen component strain- stress characteristics. The FEM modelling has been used to describe the local stress- strain behaviour of the chosen power plant element. The calculations of stress distribution on the component surface show that the internal pressure induces considerably smaller values of stresses and strains in comparison with the same stresses specified for thermal loads. Thus, thermal impacts are responsible for cracks initiation and growth in areas of the greatest intensity of damage accumulation. The presented analysis is the part of the complex investigation method which main purpose is increasing the accuracy of the TMF process description and thermo-mechanical life assessment. In such situation the industrial investigations curried out in the work give the model approach and data for the comparison the real behaviour with the predictions.

17

Ocena wpływu parametrów eksploatacji elementów kotła na występujące w nich zjawisko zmęczenia cieplno-mechanicznego

Okrajni J.

Energetyka

|

2011

|

nr 11

696-703

PL

Przedstawiono zagadnienie badania zachowania się elementów poddanych zmęczeniu cieplno-mechanicznemu. Skoncentrowano się na opisie przebiegu procesu odkształcania na przykładzie wybranego obiektu pracującego w przemyśle energetycznym. Przedstawiono metodykę wyznaczania charakterystyk procesu zmęczeniowego w postaci pętli histerezy w układzie odkształcenie mechaniczne - naprężenie. Modelując zachowanie się rozpatrywanego elementu zastosowano metodę elementów skończonych. Wyniki obliczeń naprężeń i odkształceń na powierzchni rozpatrywanego elementu wykazały, że naprężenia i odkształcenia spowodowane ciśnieniem wewnętrznym są znacznie mniejsze od naprężeń i odkształceń spowodowanych obciążeniami mechanicznymi. Można na tej podstawie wyciągnąć wniosek, że za powstawanie i rozwój pęknięć w obszarach o największym wytężeniu odpowiedzialne będą w głównej mierze obciążenia cieplne. Przedstawione w pracy rozważania reprezentują fragment metodyki badań złożonych procesów zmęczenia cieplno-mechanicznego koncentrując się na modelowaniu zjawisk zachodzących w warunkach tego procesu i porównaniu wyników analizy teoretycznej z badaniami eksperymentalnymi.

EN

The main purpose of the work is the method of the description of the thermo-mechanical fatigue process of power plant components working under mechanical and thermal loading. The work focuses on the chosen component strain-stress characteristics. The FEM modelling has been used to describe the local stress-strain behaviour of the chosen power plant element. The calculations of stress and strain distribution on the component surface show that the internal pressure induces considerably smaller values of stresses and strains in comparison with the same stresses and strains specified for thermal loads. Thus, thermal impacts are responsible for cracks initiation and growth in areas of the greatest intensity of damage accumulation. The presented analysis is the part of the complex investigation method which main purpose is increasing the accuracy of the TMF process description and thermo-mechanical life assessment. In such situation investigations curried out in the work give the model approach and data for the comparison the real behaviour with the predictions.

18

Badanie zmęczenia cieplno-mechanicznego w ujęciu obowiązujących norm i jego komputerowe modelowanie

Okrajni J.

Acta Mechanica et Automatica

|

2009

|

Vol. 3, no. 3

48-60

PL

Celem pracy jest opis procesu pękania elementów pracujących w przemyśle energetycznym poddanych oddziaływaniom mechanicznym i cieplnym, których skutkiem jest zmęczenie cieplno-mechaniczne materiału w wybranych obszarach na powierzchni rozpatrywanych elementów. Poddano analizie lokalny proces odkształcania na powierzchni elementu przy użyciu MES. Wyznaczono zmienne w czasie pola naprężeń i odkształceń w urządzeniu podczas gwałtownego cyklicznego schładzania przy nieustalonych warunkach pracy. Analiza jest częścią złożonych metod badań, których głównym celem jest polepszenie dokładności opisu procesu zmęczenia cieplno-mechanicznego instalacji pracujących w energetyce oraz zastosowanie wyników badań materiałowych do oceny stanu technicznego i trwałości urządzeń.

EN

The main purpose of this work is the description of the mechanical behaviour of power plant components working under mechanical and thermal loading that cause the thermomechanical fatigue fracture in selected areas of the component surfaces. The computer modelling has been used to describe the local stress-strain behaviour of the chosen component. The stress and strain fields have been determined under thermal load- ing. Tensile thermal stresses of high values are created especially under conditions of sudden cooling during unsteady work of a power unit. The presented analysis is the part of the complex investigation method which main purpose is increasing accuracy of the TMF process description and thermo-mechanical life as- sessment.

19

Opis procesu odkształcania w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego

Okrajni J.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2008

|

R. 49/2, nr 4-5

133-140

PL

W pracy przedstawiono wybrane problemy modelowania charakterystyk odkształcania obiektu pracującego w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego. Omówiono sposób ujęcia przebiegu odkształcania w procesie zmęczenia przy użyciu kompletowych metod modelowania elementów poddanych oddziaływaniom mechanicznym i cieplnym. Posłużono się przykładem urządzenia pracującego w bloku konwencjonalnej elektrowni.

EN

The article exemplifies chosen problems of deformation modeling of object working in fatigue thermo-mechanical conditions. The issue of deformation in the fatigue process with the use of computer aided design was also presented. The research is based on power plant equipment.

20

Rola przesunięcia fazowego pomiędzy cyklem temperatury i odkształcenia w procesie pękania w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego

Marek A., Junak G., Okrajni J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

86-88

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań grupy stali stosowanych na urządzenia energetyczne, w których występuje zjawisko zmęczenia cieplno-mechanicznego. Badania zmęczenia cieplno-mechanicznego dla wybranych zakresów odkształcenia oraz temperatury przeprowadzono wykorzystując trzy gatunki stali: X20CrMoV12.1, P91 i P92. Wykonano testy typu IP (maksimum temperatury występuje w tym samym czasie, w którym odkształcenie osiąga maksimum) oraz dla testów typu OP (maksimum temperatury wyprzedza o kąt 180o maksimum odkształcenia) [1]. Badano wpływ kąta przesunięcia fazowego na morfologie przełomów.

EN

The paper deals with results of the fractography of creep – resisting steels under mechanical and thermal loading. The fatigue tests of X20CrMoV12.1, P91 and P92 steels were carried out. The out of phase test and in phase test [1] have been described. The influence of the displacement angle for the fracture has been tested. The different behaviour of the materials has been observed during the IP test and OP test. Intergranular fracture has been observed after IP tests. Transgranular fracture was stated after OP tests.