Rozwój stali dla energetyki
Spośród przedstawionych na rys. 4 stali praktyczne zastosowanie w eksploatowanych w Polsce konwencjonalnych blokach o mocy 360 MW oraz w nowych na nadkrytyczne parametry pary znalazł gatunek T/P91 i sporadycznie T/P92 i NF12, stal oznaczana w Europie jako VM12-SHC [2, 12, 15].
W zmodernizowanych blokach o mocy 360 MW na podwyższone parametry pary oraz w eksploatowanych i budowanych blokach nadkrytycznych na wężownice przegrzewaczy pary zastosowane są stale austenityczne [12, 19, 20]. Charakteryzują się one wysoką wytrzymałością na pełzanie oraz odpornością na wysokotemperaturową korozję i odporność na utlenianie w parze wodnej.
Materiały te można podzielić na cztery grupy w zależności od zawartości chromu: 15Cr, 18Cr, 20-25Cr. Dla uzyskania wysokiej żarowytrzymałości tych stali wprowadza się takie pierwiastki, jak: Mo, Nb, Ti, V, W, N, B, Co, których stężenie wynosi od kilku dziesiątych do kilku procent. Etapy rozwoju tej grupy stali przedstawiono na rys. 5.
Wpływ dodatków w zależności od charakteru oddziaływania na strukturę i związane z nią właściwości stali dzieli sią na 6 podstawowych grup [8, 9, 16]:
- tworzące roztwór stały γ, austenityczną osnowę stali – (Fe, Ni, Cr),
- międzywęzłowe umacniające osnowę i tworzące fazy wtórne – M(C, N),
- rozpuszczające się w austenicie i działające umacniająco – (Mo, W, V, Co),
- stabilizujące węgliki i azot – ( Ti, Nb, Ta, Zr),
- zwiększające dyspersją faz wtórnych i modyfikujące procesy wydzieleniowe na granicach ziaren – (B, Zr),
- zapewniające umocnienie fazami międzymetalicznymi, w tym głównie fazą γ’ – Ni3 (Ti, Al).
Rys. 5. Rozwój stali austenitycznych na urządzenia w energetyce [2]
W stopach żelaza wzrost własności wytrzymałościowych związany jest z ograniczeniem swobodnego przemieszczania się dyslokacji w sieci metalu, na co mają wpływ składniki podstawowe oraz celowo wprowadzone dodatki stopowe. Ich wpływ na mechanizm umocnienia przedstawiają rys. 6 oraz tabela 3.
Rys. 6. Zmiana umocnienia austenitu stali chromowo-niklowej w temperaturze pokojowej pod wpływem pierwiastków rozpuszczonych w osnowie (1 – pierwiastki miedzywęzłowe, 2 – pierwiastki substytucyjne ferrytotwórcze, 3 – pierwiastki austenitotwórcze) [18]
Tabela 3. Wpływ pierwiastków na strukturę i własności stali austenitycznych [16]
| Pierwiastek | Wpływ pozytywny | Wpływ negatywny |
| Nikiel – Ni | – Stabilizuje austenit – Pozwala uniknąć ferrytu δ | – Sprzyja korozji naprężeniowej przy zawartości 8÷10% |
| Chrom – Cr | – Zwiększa odporność na utlenianie – Umacnia roztworowo osnowę | – Obniża własności plastyczne – Tworzy węgliki M23C6 na granicach ziaren – Pogarsza spawalność |
| Molibden – Mo Wolfram – W | – Umacniają roztworowo osnowę – Podwyższają wytrzymałość na pełzanie | – Zwiększa współczynnik dyfuzji |
| Niob – Nb | – Tworzy wydzielenia drobnodyspersyjne MC i MX – Zmniejsza skłonność do korozji międzykrystalicznej – Zapobiega rozrostowi ziarna – Zwiększa odporność na pełzanie | |
| Miedź – Cu | – Umacnia wydzieleniowo poprzez tworzenie fazy ε Cu | – Obniża plastyczność – Obniża spawalność |
| Kobalt – Co | – Podwyższa temperaturę rekrystalizacji – Zwiększa rozpuszczalność węglików w austenicie w temperaturze przesycenia | |
| Nikiel – N | – Stabilizuje austenit – Tworzy wydzielenia MX – Podwyższa odporność na pełzanie i zmęczenie | |
| Bor – B | – Powyższa odporność na pełzanie – Hamuje wydzielanie węglików M23C6 i fazy σ na granicach ziaren | – Obniża udarność |
Co tydzień otrzymaj od nas porządną dawkę wiedzy o branży przemysłowej!
