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

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.

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.