Wytrzymałość na pełzanie stali SUPER 304H

Trwałość

Oszacowaną poprzez ekstrapolację trwałość w zakresie temperatury 600-640°C odpowiadającej przewidywanej eksploatacyjnej przy naprężeniu 150 i 180 MPa zestawiono w tab. 2.

Temperatury

Wykorzystując sporządzone charakterystyki skróconych prób pełzania, wyznaczono wartości temperatury dla wymaganych czasów do zerwania wynoszących 10 000, 30 000, 100 000 a także 200 000 godzin przy naprężeniu 150 i 180 MPa odpowiadającym eksploatacyjnemu. Uzyskane wyniki zestawiono w tab. 3.

Próby pełzania

Badania pełzania z pomiarem wydłużenia prowadzono na materiale w stanie dostawy jak również po starzeniu przy temperaturze 650 i 700°C w czasie do 30 000 godzin.

Próby wykonano na próbkach standardowych o stosunku l₀/d₀ = 10, długości pomiarowej l₀ = 50 mm a także średnicy pomiarowej próbki d₀ = 5 mm, pobranych wzdłuż osi rury. Przyjęto stałą temperaturę próby 700°C, natomiast zastosowane obciążenie mieściło się w zakresie 100-150 MPa. Wyniki badań przedstawiono na rys. 3 i 4.

Sporządzone charakterystyki pełzania ε = f(t) przy temperaturze 700°C (rys. 3.) pozwoliły na wyznaczenie liczby godzin trwania drugiego okresu pełzania t_II a także ułamka trwałości określającego udział drugiego okresu pełzania w całkowitym czasie próby do zerwania t_II/t_r realizowanej przy naprężeniach 100, 120 i 150 MPa, co zestawiono w tab. 4.

Próby pełzania po starzeniu stali

Trzeci rodzaj eksperymentów zmierzajacych do opracowania charakterystyk pełzaniowych, związanych z szacowaniem trwałości eksploatacyjnej stali Super 304H, obejmował próby pełzania badanej stali przy temperaturze 700°C i naprężeniu 100 MPa poddanych uprzednio starzeniu w temperaturze 650 i 700°C w czasie do 30 000 godzin. Czas trwania prób dochodził do 12 000 godzin. Uzyskane wyniki przedstawiono na rys. 4.

Podsumowanie – pełzanie stali

Jak podaje [2], proces pełzania oszczędnościowych stali austenitycznych w zakresie temperatur 600-650°C przy naprężeniu nieprzekraczającym 150 MPa wywołuje w początkowym stadium zmiany strukturalne, polegające na tworzeniu się licznych bliźniaków a także błędów ułożenia, na których w dalszym ciągu trwania procesu pełzania wydzielają się węgliki M₂₃C₆. Dodatek drogiego molibdenu i boru powoduje wzrost rozdrobnienia faz wtórnych. Takie równomierne rozmieszczenie wydzieleń powoduje wzrost umocnienia stali. Ze wzrostem temperatury badania do 650 i 700°C z równoczesnym wzrostem naprężeń powoduje wzrost procesów zdrowienia osnowy. Powoduje też wzrost wydzielenia po granicach ziarn węglików M₂₃C₆ i faz międzymetalicznych: σ, Lavesa. Badana stal w swym składzie nie zawiera drogiego molibdenu, a efekt umocnienia jest spowodowany obecnością koherentnych wydzieleń ε_Cu i NbCrN. Zaobserwowano podobieństwo, jeśli chodzi o proces wydzielania się węglika M₂₃C₆ i fazy σ [8, 9].

Galeria

Zobacz więcej