Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

The effect of long-term service at elevated temperatures on structure and mechanical properties of Cr-Mo-V steel

100%

Ćwiek J. , Łabanowski J. , Topolska S.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2011

|

tom Vol. 49, nr 1

33-39

EN

Purpose: of this paper is to reveal the microstructural changes in 13HMF steel exposed to long-term service at elevated temperatures. The degradation of bainite structure was determined and carbides morphology has been examined. The influence of carbides evolution was discussed in dependence of creep rupture strength and mechanical properties of the steel. Design/methodology/approach: Examinations were conducted on 273 mm diameter, 32 mm wall thickness tube made of 13HMF (14MoV6-3) steel. The tube was a segment of stem pipeline used in power plant at 540°C. The service time is 168,000 hours. Microstructure of the material has been examined with the use of light optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The energy dispersive X-ray spectrometry (EDS) analysis was used for phase chemical composition identification. Transmission electron microscopy (TEM) of thin foils was used for carbides structure identification. The mechanical properties of the tube material were evaluated in static tensile tests at room temperature, hardness tests and impact Charpy U tests. Findings: Microstructure of 13HMF steel tube shows an advanced level of degradation - coagulation of carbides at ferrite grain boundaries and inside bainitic grains. Precipitates of carbides decorated grain boundaries in chain forms. The presence of M7C3, M23C6, M6C phases were revealed. After extended service M23C6 and M3C carbides were replaced by more stable carbides. This transformation did not occur until the end. This indicates the presence of mainly Mo2C carbide, and only sporadic occurrence of carbide M6C. Practical implications: Useability of the method for assessing the current degradation level and for predicting residual lifetime of creep-resistant tubes based on analysis of carbides morphology was confirmed for Cr-Mo-V steel. Originality/value: Information available in literature does not clearly indicate the influence of microstructure and mechanical properties of Cr-Mo-V steel after long-term exploitation. The study shows such relations.

2

Materials Degradation Research on the Basis of Mechanoacoustic and Microscopic Methods

100%

Ranachowski P. , Rejmund F. , Ranachowski Z. , Pawełek A. , Piątkowski A. , Kudela S. j.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

tom Vol. 54, iss. 4

1035-1043

EN

The paper presents the concept of mechanoacoustic testing of degradation processes of ceramic electrotechnical materials. Samples of small dimensions are subjected to slowly increasing compressive loading with simultaneous recording of acoustic emission descriptors. The process is continued to the destruction or is stopped at various stages of degradation of the material structure. Microscopic analysis of samples enables determining the effects of stress action.

PL

W pracy została przedstawiona koncepcja mechaniczno-akustycznych badan procesów degradacji ceramicznych tworzyw elektrotechnicznych. Małogabarytowe próbki poddawane sa wolno narastajacemu obciazeniu sciskajacemu z jednoczesna rejestracja deskryptorów emisji akustycznej. Proces prowadzi sie do zniszczenia lub zatrzymuje na różnych etapach degradacji struktury. Analiza mikroskopowa próbek pozwala określić efekty oddziaływania naprężeń.

3

Evaluation of reformer tubes degradation after long term operation

100%

Łabanowski J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

tom Vol. 43, nr 1

244-251

EN

Purpose of this paper is to show the effect of long-term service at elevated temperatures on microstructural changes of cast steel reformer tubes made of the alloy IN-519 (24%Cr, 24%Ni, Nb). The relationship between mechanical properties and microstructure degradation is discussed. Design/methodology/approach: Investigations were performed on five tubes taken from ammonia reformer furnace. Tubes worked at temperature of 880şC and 3.2 MPa pressure. The operation time varied from 24000 to 95000 hours. Microstructure of the material has been examined with the use of light optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The energy dispersive X-ray analysis (EDX) was used for phase identification. The mechanical properties have been evaluated in static tensile tests at room temperature. Findings: Metallographic investigations of IN-519 cast steel catalytic tubes show that structural changes occur in non-monotonic way with operating time at elevated temperatures. For this reason the evaluation of tube degradation can not be based only on the microstructure examinations. The presence of a good correlation between mechanical properties of the catalytic tubes and service conditions, i.e. temperature, time, and internal stress was confirmed. Research limitations/implications: The surface condition of the tubes walls like carburization and oxidation is not considered in this study. Practical implications: The method for assessing the current degradation level and for predicting residual lifetime of creep-resistant tubes has been established. The method uses elongation values as the main factor characterizing structural degradation of catalytic tubes. It respects all degradation mechanisms involved in tubes degradation, and can give reliable information on reformer tube condition through almost whole period of operation. Originality/value: Microstructure transformations occur in the IN-519 cast steel tubes during long-term operation in the reformer furnace were revealed and described

4

Mechanoacoustic and microscopic study of aluminous porcelain resistance to structural degradation

84%

Ranachowski P. , Rejmund F. , Ranachowski Z. , Pawełek A. , Piątkowski A. , Kudela S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

tom Vol. 56, iss. 4

1127-1233

EN

The paper presents mechanoacoustic and microscopic testing of degradation processes of modern C 120 electrotechnical porcelain of domestic medium voltage line insulator. Samples of small dimensions, cut off from the rod of insulator, were subjected to compressive loading, with recording of acoustic emission descriptors. Microscopic analysis enabled determining the advancement of degradation effects. Three stages of the structure degradation were distinguished. The effectiveness of dispersive and fibrous reinforcement of modern aluminous porcelain C 120 type has been described. Structural strengthening by corundum grains and mullite needle shaped crystals improves mechanical parameters and distinguishes this material from typical aluminosilicate ceramics. The presented results enable drawing up the conclusions concerning the resistance of investigated material to the ageing degradation process development during long term operation.

PL

W pracy przedstawiono mechanoakustyczne i mikroskopowe badania procesów degradacji w nowoczesnym tworzywie porcelanowym rodzaju C 120 liniowego izolatora SN. Małogabarytowe próbki, wycięte z pnia izolatora, były quasi-statycznie ściskane z jednoczesną rejestracją deskryptorów emisji akustycznej. Badania mikroskopowe ściskanych próbek wykorzystano do opisu mechanizmu degradacji tworzywa. Wyróżniono trzy kolejne etapy degradacji struktury tworzywa. Stwierdzono wysoką krótko- i długotrwałą odporność materiału izolatora w porównaniu do typowych tworzyw rodzaju C 120. Jest to wynikiem skutecznego dyspersyjnego i włóknistego wzmocnienia struktury czerepu badanej porcelany

5

Mechanical Properties of WE43 Magnesium Alloy Joint at Elevated Temperature

84%

Turowska A. , Adamiec J.

|

tom Vol. 60, iss. 4

2695--2702

EN

The WE43 cast magnesium alloy, containing yttrium and rare earth elements, remains stable at temperatures up to 300°C, according to the manufacturer, and therefore it is considered for a possible application in the aerospace and automotive. Usually, it is cast gravitationally into sand moulds and used for large-size castings that find application in the aerospace industry. After the casting process any possible defects that might appear in the casting are repaired with the application of welding techniques. These techniques also find application in renovation of the used cast elements and in the process of joining the cast parts into complex structures. An important factor determining the validity of the application of welding techniques for repairing or joining cast magnesium alloys is the structural stability and the stability of the properties of the joint in operating conditions. In the literature of the subject are information on the properties of the WE43 alloy or an impact of heat treatment on the structure and properties of the alloy, however, there is a lack of information concerning the welded joints produced from this alloy. This paper has been focused on the analysis the microstructure of the welded joints and their mechanical properties at elevated temperatures. To do this, tensile tests at temperatures ranging from 20°C to 300°C were performed. The tests showed, that up to the temperature of 150°C the crack occurred in the base material, whereas above this temperature level the rapture occurred within the weld. The loss of cohesion resulted from the nucleation of voids on grain boundaries and their formation into the main crack. The strength of the joints ranged from 150 MPa to 235 MPa, i.e. around 90 % of strength of the WE43 alloy after heat treatment (T6). Also performed a profilometric examination was to establish the shape of the fracture and to analyze how the temperature affected a contribution of phases in the process of cracking. It was found that the contribution of intermetallic phases in the process of cracking was three times lower for cracks located in the area of the weld.

PL

Odlewniczy stop magnezu z itrem oraz innymi pierwiastkami ziem rzadkich WE43 może pracować wg producenta do temperatury 300°C, co czyni go stopem o dużej perspektywie rozwoju w zastosowaniach w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym. Najczęściej odlewany jest grawitacyjnie do form piaskowych i przeznaczony jest na odlewy wielkogabarytowe dla lotnictwa. Po procesie odlewania w odlewach mogą pojawić się wady, które naprawia się z zastosowaniem technologii spawalniczych. Technologie spawalnicze stosuję się również do regeneracji zużytych odlewów oraz do łączenia odlewów w konstrukcje. Istotnym czynnikiem decydującym o zasadności stosowania technologii spawalniczych do naprawy lub łączenia odlewów ze stopów magnezu jest stabilność strukturalna i stabilność właściwości złącza w warunkach eksploatacji. W literaturze można znaleźć informacje na temat właściwości stopu WE43, wpływu obróbki cieplnej na strukturę i właściwości, brak jest natomiast tych danych dla złączy spawanych. W pracy zbadano mikrostrukturę złączy oraz ich właściwości mechaniczne w podwyższonych temperaturach. W tym celu wykonano statyczną próbę rozciągania w zakresie temperatur od 20°C do 300°C. Stwierdzono, że zniszczenie do temperatury 150° C następuje w materiale rodzimym, a powyżej tej temperatury w spoinie. Utrata spójności jest wynikiem powstawania pustek w miejscach styku kryształów i ich łączenia się w pęknięcie główne. Wytrzymałość złączy była na poziomie od 150 MPa do 235 MPa, tj. ok. 90 % wytrzymałości stopu WE43 po obróbce cieplnej (T6). Dodatkowo wykonano badania profilometryczne mające na celu ustalenie kształtu przełomu oraz zbadanie wpływu temperatury na udział faz w procesie pękania. Stwierdzono, że udział faz międzymetalicznych w procesie pękania jest trzykrotnie mniejszy dla pęknięć, które są w obszarze spoiny.

6

Structure degradation, textureand acoustic emission in compressed corundum ceramics

84%

Ranachowski P. , Rejmund F. , Pawełek A. , Piątkowski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

tom Vol. 53, iss. 3

703-709

EN

The paper presents the results of microscopic, ultrasonic and acoustic emission (AE) iiwestigations of corundum ceramic materiał C 799 kind samples, exposed to compressive stress. On the basis of AE measurements of slowly compressed samples, the successive stages of structural degradation have been registered. Microscopic analysis enabled to specify the processes of the gradual growth of microcracks and crushing out of corundum grains, similarly to the aging processes occurring in materiał after long period of exploitation under mechanical stress. The analysis of AE results revealed diversified strength and mechanical-acoustic characteristics of the particular samples. It was found that this effect was due to technological defects, especially textural inaccuracies - different grain size and their non-uniform spatial distribution. The structure analysis of the samples compressed to advanced subcritical stage revealed the presence of micro- and macrocracks. The most of the cracks underwent propagation along grain boundaries, whereas only few within the grains. It was found that the centers of joined bigger grains are especially susceptible to the destruction process. During the critical stage of destruction the propagation of cracks occurs at great velocity and throughout all the elements of the structure. lnvestigations revealed that differences registered for the strength and the mechanical-acoustic characteristics are due to the inhomogeneity of the materiał in the semi-macro as well as in the micro scalę. The occurrence of groupings of grains in the structure of the corundum materiał represents most probably the intermediate state, leading to the known effect of the abnormal grain growth (AGG).

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikroskopowych, ultradźwiękowych oraz emisji akustycznej (EA) próbek poddanych wolno narastającemu obciążeniu ściskającemu. Przedmiotem badań były małogabarytowe kształtki z tworzywa korundowego rodzaju C 799. Zawartość tlenku glinu w badanym materiale wynosiła 99,7%. Z uwagi na szerokie zastosowanie we współczesnej technice, badania procesów degradacji tworzyw korundowych mają istotne znaczenie poznawcze. Przeprowadzone badania umożliwiły rozpoznanie tekstury tworzywa oraz monitorowanie kolejnych etapów degradacji struktury, aż do całkowitego jej zniszczenia. Zastosowana metodyka badań pozwala na odniesienie wyników do procesów starzeniowych, zachodzących w trakcie wieloletniej eksploatacji elementów korundowych. Wykonane pomiary wykazały zróżnicowaną wytrzymałość oraz charakterystykę mechaniczno-akustyczną poszczególnych próbek. Obserwacje mikroskopowe struktur w różnych fazach degradacji ujawniły, że zróżnicowane właściwości próbek są konsekwencją defektów technologicznych, wielomodalnego rozkładu wielkości ziarn oraz niejednorodnego ich rozmieszczenia (tekstury materiału). Autorzy uważają, że rejestrowana struktura próbek odpowiada wstępnemu etapowi znanego efektu nadnaturalnego wzrostu ziarn (abnormal grain growth).

7

Zastosowanie cyfrowej analizy sygnału ultradźwiękowego do oceny wad wewnętrznych w blachach stalowych

67%

Kruk A. , Pietrzyk J.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

tom R. XXIV, nr 1

25--31

PL

Wieloletnio eksploatowane konstrukcje stalowe wymagają okresowej kontroli stanu technicznego. Jednym z czynników decydujących o dopuszczeniu do dalszej eksploatacji jest stan materiału, stopień degradacji jego struktury oraz obecność wewnętrznych nieciągłości. W pracy podjęto próbę rozwiązania problemu jakościowej oceny rodzaju wady (pęknięcie, wtrącenie) w blachach stalowych stosowanych na konstrukcje mostów suwnicowych. Przedstawiono zastosowanie nowoczesnego defektoskopu cyfrowego USLT 2000I firmy Krauetkramer do badań ultradźwiękowych blach konstrukcyjnych. W pomiarach zastosowano impulsową metodę echa, wykorzystano głowice fal podłużnych o nominalnej częstotliwości 15 MHz z szerokim pasmem częstotliwości emitowanego sygnału ultradźwiękowego (3/22 MHz). Przedstawiono wyniki badań metalograficznych z zastosowaniem mikroskopii świetlnej i elektronowej skaningowej przeprowadzonych pod kątem analizy wielkości, rodzaju i rozmieszczenia wtrąceń niemetalicznych oraz pęknięć. Przeprowadzono teoretyczną analizę sygnałów ech pochodzących od przedstawionych warstw modelowych. Wykorzystano DFT (dyskretne przekształcenie Fouriera) do częstotliwościowej analizy sygnałów pochodzących od tych warstw. Przedstawiono wyniki pomiarów na modelach rzeczywistych oraz możliwości wykorzystania analizy częstotliwościowej sygnału echa do ilościowej i jakościowej oceny wad w badanych blachach konstrukcyjnych. Przedstawiono wybrane typowe sygnały ech uzyskanych podczas badań ultradźwiękowych konstrukcyjnych blach suwnicowych. Przedstawiona cyfrowa analiza sygnału pozwala w wielu przypadkach określić rodzaj wady, od której pochodzi analizowane echo.

EN

Long time exploitation of steel constructions necessitates of periodic quality test. The main factor, which is decisive of farther exploitation, is material condition, grade of its structure degradation and presents of internal imperfections. Main attempt has been devoted on qualitative description of flow in steel sheets using for construction of crane bridge girder. Possibility of application modern ultrasonic defectoscope USLT 2000I Krauetkramer and utilising digital signal recording for interpretation of flow in steel sheets was presented. Impulse echo method and 15 MHz broadband (3/22 MHz) probe G15MN ware used for performed examinations. Metallographic analysis (light and scanning electron microscopy) was fulfilled for quantitative, qualitative and dispersion description of non-metallic inclusions and cracks in examined steel sheets. Theoretical analysis of signal ware performed on the echoes reflected from proposed model layers. The results of theoretical consideration were experimentally verified on real models. The signal echo analysis was performed in frequency domain throughout utilization of Discrete Fourier Transform (DFT). The frequency domain analysis of signal was adopted for signal echo interpretation. The typical signals from cracks and non-metallic inclusions were presented. These signals were not distinguished during utilising observation by means of classical defectoscopes. The signal processing made it possible to utilise the know pulse-echo method for the coating thickness measurement and permits in many cases to qualitative analysis of defects.

8

Aluminous porcelain degradation study using mechanoacoustic and microscopic methods

67%

Ranachowski P. , Rejmund F. , Ranachowski Z. , Pawełek A. , Piątkowski A.

Archives of Electrical Engineering

|

2011

|

tom Vol. 60, nr 2

109-128

EN

This experimental paper comprises the results of acoustic emission (AE), microscopic and ultrasonic measurements of samples subjected to slowly increasing compressive stress. On the basis of conducted measurements the successive stages of the material structural degradation have been recognized. The objects of study were samples made of C 120 aluminous porcelain. The investigated material has found at present the application in the fabrication of technical elements like overhead power line insulators. In the case of such objects, not only high mechanical strength, but especially elevated durability as well as operational reliability are required. The expected "life time" of net insulators during exploitation is about 40 years. The analysis of obtained mechanoacoustic dependences pointed out a complex mechanism of degradation of the material. Microscopic investigation of samples, which were stressed to different levels of load, enabled to specify the development of gradual growth of microcracks and successive crushing out of elements of the structure. These processes appear to be similar to the ageing processes occurring in the material during long period of exploitation under a working load. Three stages of the structure degradation were distinguished. The preliminary and subcritical ones show low or moderate intensity of AE signals and considerable variety for the particular samples. The critical stage directly precedes the destructtion of samples. Its range is relatively narrow and reveals the AE activity of high energy. The effectiveness of dispersive and fibrous reinforcement of modern aluminous porcelain C 120 type has been described. Structural strengthening by corundum grains and mullite needle shaped crystals improves mechanical parameters and distinguishes this material from typical aluminosilicate ceramics. The presented results enable drawing up the conclusions concerning the resistance of investigated material to the ageing degradation process development during long term operation.