Rozwój stali dla energetyki
Modyfikowanie stali dla energetyki
W odniesieniu do stali niskostopowych bazową stalą, która podlegała modernizacji składu chemicznego i właściwości była stal 10CrMo9-10. W efekcie długoletnich prac badawczych w warunkach laboratoryjnych i półprzemysłowych opracowano i wdrożono stale typu T23 (7CrWVNb9-6) i T24 (7CrMoVTiB10-10) [11, 12]. W praktyce okazało się, że w licznych nowo uruchomionych w Europie blokach na nadkrytyczne parametry pary, w których na ściany szczelne zastosowano stal T24 wystąpiły liczne problemy technologiczne i eksploatacyjne związane z dużą podatnością na pękanie złączy pachwinowych. Z tego powodu nowo projektowane krajowe kotły na parametry nadkrytyczne powstawały przy wykorzystaniu gatunku 13CrMo4-5 [13].
Stale martenzytyczne
Pierwsze badania nad rozwojem stali martenzytycznych o zawartości 9-12% Cr zostały rozpoczęte w Japonii w połowie lat siedemdziesiątych XX wieku. Ich celem było stworzenie stali o lepszych właściwościach użytkowych od standardowej stali X10CrMoV12-1 i zbliżonej wytrzymałości do stali austenitycznej typu 316L.
W ostatnim 25-leciu zarysowały się dwie tendencje w rozwoju ferrytycznych (martenzytycznych) stali chromowych przeznaczonych do budowy przegrzewaczy pary do pracy w temperaturze 580-620 °C [1, 2, 3, 5, 12, 15]:
- stale o zmodyfikowanym składzie chemicznym zawierające około 9% Cr oraz Mo i V, takie jak P/T 92, NF616, E911, zawierające dodatkowo wolfram w ilości 1-2% oraz mikrododatki niobu, azotu i boru,
- stale o zmodyfikowanym składzie chemicznym zawierające około 12% Cr oraz Mo i V, takie jak NF 12, TB 12M, HCM12, HCM12A, HR 1200, zawierające dodatkowo wolfram w ilości 1-2%, Nb, Ni, Cu i Co z mikrododatkami Nb, N, B.
Tabela 2. Wpływ pierwiastków stopowych na mikrostrukturę i własności mechaniczne stali martenzytycznych [15]
| Pierwiastek | Wpływ pozytywny | Wpływ negatywny |
| Bor – B | Zwiększenie hartownościWzrost wytrzymałości na pełzanieStabilizowanie węglików M23C6 i opóźnianie ich rozrostu | Obniżanie udarności |
| Węgiel – C | Współtworzenie węglików M23C6 i NbC | Pogorszenie spawalnościobniżenie własności plastycznych |
| Chrom – Cr | Poprawa odporności na utlenianieWspółtworzenie węglików M23C6Obniżenie MsPodwyższenie A1 | Zwiększenie współczynnika dyfuzji |
| Kobalt – Co | Ograniczenie wydzielania ferrytu deltaObniżenie współczynnika dyfuzjiZwiększenie wytrzymałości na pełzanieObniżenie temperatury przejścia w stan kruchy – wzrost udarności | Sprzyja rozwojowi fazy LavesaSprzyja wydzielaniu fazy Z |
| Molibden – Mo | Obniżenie MsPodwyższenie A1Umocnienie roztworu stałego | Przyspieszenie rozrostu węglika M23C6 |
| Nikiel – N | Współtworzenie węglików VN | |
| Niob – Nb | Współtworzenie węglików MX – umocnienie wydzieleniowe | Sprzyja wydzielaniu fazy Z |
| Tytan – Ti | Opóźnienie rozrostu węglików M23C6 | |
| Wanad – V | Opóźnienie rozrostu węglików M23C6Umocnienie roztworowe osnowyWspółtworzenie węglików MX – umocnienie wydzieleniowe | Przyspieszenie wydzielania węglików M6C |
| Wolfram – W | Obniżenie MsPodwyższenie A1Umocnienie roztworowe osnowyOpóźnienie rozrostu węglików | Sprzyja wydzielaniu i rozwojowi fazy Lavesa |
Etapy rozwoju żarowytrzymałych stali o osnowie ferrytycznej uwzględniające modernizacje składu chemicznego i uzyskiwany poziom wartości czasowej wytrzymałości na pełzanie przy temperaturze 600°C przedstawiono na rys. 4.
Rys. 4. Etapy kształtowania składu chemicznego i wytrzymałości na pełzanie stali o osnowie ferrytycznej [2]
Co tydzień otrzymaj od nas porządną dawkę wiedzy o branży przemysłowej!
