Characterization of minor phase in a homogeneous welded joint of X6CrNiNbN25-20 steel after exposure at 700 oC

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27360%2F22%3A10251929" target="_blank" >RIV/61989100:27360/22:10251929 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="https://casopisenergetika.cz/vydani/#page-content" target="_blank" >https://casopisenergetika.cz/vydani/#page-content</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Charakterizace minoritních fází v homogenním svarovém spoji z oceli X6CrNiNbN25-20 pocreepové expozici při teplotě 700 oC

Original language description

Nové bloky elektráren spalující fosilní paliva jsou navržené pro dopravu páry nad teplotou 700 oC, díky čemuž vyžadují systémy přehříváků nebo přihříváků využití nejnovější generace austenitických nerezavějících ocelí odolných proti tečení. Svarové spoje jsou kritickými částmi v bloků fosilních elektráren a proto je velká pozornost věnována využití nových značek ocelí s vyššími materiálovými vlastnostmi k dosažení dostatečné pevnosti v oblasti ztavení svaru. V rodině austenitických ocelí je nepochybně jednou z nejlepších značek pro tuto aplikaci ocel HR3C (X6CrNiNbN25-20). Detailní znalost stability a složení mikrostruktury během tepelné expozice svarových spojů vyrobených z oceli HR3C je nezbytná pro jejich použití v elektrárnách spalujících fosilní paliva s USC a novými Advanced ultra-super kritickými (A-USC) parametry páry. Cílem příspěvku je identifikovat kritické minoritní fáze v oceli HR3C, které umožňují urychlení poškození tečením na laboratorních vzorcích, s cílem simulovat reálný provoz s délkou alespoň třetiny běžné životnosti výstupných přehříváků na VT stupni. Minoritní fáze, která je v této oceli považována za nebezpečnou je σ-fáze a hrubé karbidy typu M23C6. V této práci je provedena základní identifikace σ-fáze a je podrobněji studována ve vztahu k vývoji creepového poškození při teplotě 700 oC. Experimentální materiál homogenních svarových spojů z oceli HR3C je studován ve dvou stavech: ve stavu po svaření (AW) a po tepelném zpracování po svařování (PWHT). Svarové spoje byly vyrobeny orbitálním svařováním metodou Gas Tungsten Arrc Weing (GTAW), tepelný příkon Q=1600 J/mm, interpass 150 oC, tři housenky. Jako přídavný materiál byla použita slitina na bázi niklu UTP A6170 Co (ekvivalent k Thermanitu 617). PWHT probíhalo při teplotě 1230 oC po dobu 900 s. Creepové zkoušky byly provedeny na cross-weld svarových spojích (CW) z trubek o 38 mm a délce 6,3 mm při teplotě 700 oC s časy do lomu blízkým 22 000 h. Leštěný povrch podélných řezů byl podroben barevnému leptání v Murakami (30 g K3(Fe(CN)6), 30 g KOH, 60 ml H2O) za účelem zvýraznění σ-fáze. Ke studiu bylo použito několik mikroskopických technik. Výsledky byly doplněny o creepová data, velikost zrna a mikrotvrdost HV 0,5. Vzorky PWHT vykazovaly průměrnou velikost σ-fáze přibližně 5 µm, stejně jako vzorky AW ve výchozím stavu s krátkou dobou do lomu. Nicméně u vzorků s dobou do lomu 20 000 h, již průměrná velikost σ-fáze dosahuje nebezpečné hranice 10 µm. Vzorky AW na rozdíl od vzorků PWHT nevykazovaly znatelný růst austenitických zrn v tepelně ovlivněné zóně (TOZ). Ve vzorcích po PWHT byla průměrná velikost zrna v TOZ více než dvojnásobná oproti základnímu materiálu (ZM). Stojí za zmínku, že hodnoty creepové tažnosti vzorků ve stavu po PWHT jsou velmi nízké, což je důsledkem hrubozrnné struktury v HAZ a zrychlené precipitace částic σ-fáze podél hranic zrn během tečení při teplotě 700 oC.

Czech name

Charakterizace minoritních fází v homogenním svarovém spoji z oceli X6CrNiNbN25-20 pocreepové expozici při teplotě 700 oC

Czech description

Nové bloky elektráren spalující fosilní paliva jsou navržené pro dopravu páry nad teplotou 700 oC, díky čemuž vyžadují systémy přehříváků nebo přihříváků využití nejnovější generace austenitických nerezavějících ocelí odolných proti tečení. Svarové spoje jsou kritickými částmi v bloků fosilních elektráren a proto je velká pozornost věnována využití nových značek ocelí s vyššími materiálovými vlastnostmi k dosažení dostatečné pevnosti v oblasti ztavení svaru. V rodině austenitických ocelí je nepochybně jednou z nejlepších značek pro tuto aplikaci ocel HR3C (X6CrNiNbN25-20). Detailní znalost stability a složení mikrostruktury během tepelné expozice svarových spojů vyrobených z oceli HR3C je nezbytná pro jejich použití v elektrárnách spalujících fosilní paliva s USC a novými Advanced ultra-super kritickými (A-USC) parametry páry. Cílem příspěvku je identifikovat kritické minoritní fáze v oceli HR3C, které umožňují urychlení poškození tečením na laboratorních vzorcích, s cílem simulovat reálný provoz s délkou alespoň třetiny běžné životnosti výstupných přehříváků na VT stupni. Minoritní fáze, která je v této oceli považována za nebezpečnou je σ-fáze a hrubé karbidy typu M23C6. V této práci je provedena základní identifikace σ-fáze a je podrobněji studována ve vztahu k vývoji creepového poškození při teplotě 700 oC. Experimentální materiál homogenních svarových spojů z oceli HR3C je studován ve dvou stavech: ve stavu po svaření (AW) a po tepelném zpracování po svařování (PWHT). Svarové spoje byly vyrobeny orbitálním svařováním metodou Gas Tungsten Arrc Weing (GTAW), tepelný příkon Q=1600 J/mm, interpass 150 oC, tři housenky. Jako přídavný materiál byla použita slitina na bázi niklu UTP A6170 Co (ekvivalent k Thermanitu 617). PWHT probíhalo při teplotě 1230 oC po dobu 900 s. Creepové zkoušky byly provedeny na cross-weld svarových spojích (CW) z trubek o 38 mm a délce 6,3 mm při teplotě 700 oC s časy do lomu blízkým 22 000 h. Leštěný povrch podélných řezů byl podroben barevnému leptání v Murakami (30 g K3(Fe(CN)6), 30 g KOH, 60 ml H2O) za účelem zvýraznění σ-fáze. Ke studiu bylo použito několik mikroskopických technik. Výsledky byly doplněny o creepová data, velikost zrna a mikrotvrdost HV 0,5. Vzorky PWHT vykazovaly průměrnou velikost σ-fáze přibližně 5 µm, stejně jako vzorky AW ve výchozím stavu s krátkou dobou do lomu. Nicméně u vzorků s dobou do lomu 20 000 h, již průměrná velikost σ-fáze dosahuje nebezpečné hranice 10 µm. Vzorky AW na rozdíl od vzorků PWHT nevykazovaly znatelný růst austenitických zrn v tepelně ovlivněné zóně (TOZ). Ve vzorcích po PWHT byla průměrná velikost zrna v TOZ více než dvojnásobná oproti základnímu materiálu (ZM). Stojí za zmínku, že hodnoty creepové tažnosti vzorků ve stavu po PWHT jsou velmi nízké, což je důsledkem hrubozrnné struktury v HAZ a zrychlené precipitace částic σ-fáze podél hranic zrn během tečení při teplotě 700 oC.

Type

J_ost - Miscellaneous article in a specialist periodical

CEP classification

—

OECD FORD branch

20500 - Materials engineering

Project

<a href="/en/project/TK03020055" target="_blank" >TK03020055: Research of creep behavior and verification of brittle-fracture properties of austenitic steels for blocks of thermal power plants with USC steam parameters.</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Name of the periodical

Energetika

ISSN

0375-8842

e-ISSN

—

Volume of the periodical

72

Issue of the periodical within the volume

1

Country of publishing house

CZ - CZECH REPUBLIC

Number of pages

5

Pages from-to

54-58

UT code for WoS article

—

EID of the result in the Scopus database

—