Введение к работе
Актуальность работы. В условиях перехода тепловых и
томных станций страны на рельсы рыночной экономики, повышается
аиитересованиость производителя энергооборудования в обеспечении
лительной и стабильной работы тепловых электростанций. Одним из
сновных условий решения этой проблемы является обеспечение
адежности и долговечности металла теплоэнергетического
борудования, в частности, его высокотемпературных элементов -еталей газовых и паровых туршш, пароперегревательных труб, оторые изготовляются из хромоникелевых сталей и сплавоа. Для спешного решения этих задач необходимо изучить процессы, ротекающне при ползучести металла н выявить основные факторы, пределшощие его долговечность з конкретных эксплуатационных словні::.
Необходимо отметить, что в процессе длительной эксплуатации переоборудования из хромоникелевых сталей и сплавоа, которые ксплуатируются при температурах 0.6-0._S Т плавления, аблюдаетса значительное рассеяние служебных характеристик, что одтверждается и результатами испытаний на длительную прочность при араметрах, близких к эксплутационным (Табл. 1).
Таблица 1 Время до разрушения сплава ХН55МВІД после испытаний .
-Ьольшой разброс времени до разрушения хромоникелевых стал< и сплавов при эксплуатации и при испытаниях на ползучесть приводят нестабильности работы оборудования и затрудняет пропи долговечности этих материалов.
Чтобы устранить нестабильность свойств и осуществи'
прогнозирование долговечности материала в условиях ползучее!
необходимо в первую очередь проанализировать изменение еі
структуры и формирование поврежденности. При этом следуі
учитывать, что разрушение материалов при повышеннь
температурах происходит путем образования и накоплені
микронесплошностей. формирующихся в материале в виде микропор.
Цель работы, .Цель настоящей работы заключалась в повышен! стабильности служебных свойств н долговечности хромомикелево сплава ХН55МВЦ и аустенитной стали 10Х18НІ0Т-ВД в пронес ползучести путем оптимизации состава и режимов эксплуатации.
Для достижения указанной цели были поставлены и решен следующие задачи:
I.1 Изучить изменение структуры и развитие поврежденности хромоникелевых сталях и сплавах при разных режимах ползучести.
2. Определить механизмы Деформации и разрушені
хромоникелевого сплава в условиях эксплуатации.
3. Разработать систему мероприятий, обеспечивающі
стабильность .служебных характеристик исследуемых материалов:
выбор оптимальных режимов :>ксплуатации стали и сплава;
легирование сплава.
4. Разработать критерий прогноза служебных характеристик ста.
и сплава в эксплуатационных условиях.
5. Осуществить. прогнозирование служебных свойств стали и шава.
Научная новизна. Показано, что в условиях эксплуатации (нотипного оборудования могут реализовьгваться различные механизмы олзучести.
Для исследуемых материалов установлены граничные условия, при эторых реализуется переход от высокотемпературной (ВП) к ііффузионной ползучести (ДП). Показано, что при этих условиях аблюдается нестабильность структуры, повреждснности и служебных арактеристик материала.
В .интервале температур 850-950 С и напряжениях 13, 20 и 40 МПа хромоникелевых сплавах могут реализовываться три механизма олзучести: ВП, СП и ДП.
При этом ВП контролируется скоростью переползания дислокации', II - диффузионной подвижностью атомов. Интенсивность СП лределяется и тем и другим. Выявлена однозначная связь между еханизмом деформации в условиях ползучести и характером азрушения. Показано, что критическая степень поврежденное при ,П составляет < 3% , при СП - 3 * 7% , а при ВП >-7%.
Установлена корреляционная связь между степенью
оврежденности металла ( иЭ ) и его долговечностью ( ^р ) рименительно к исследованным материалам.
Установлено, что легирование хромоникелевого сплава цирконием . Р.З.Э. обеспечивает реализацию только одного механизма ползучести ЇП).
Практическая не чость, .Выбраны оптимальные режимы
ссплуатацнн хромоннкелевых сталей и сплавов, при которых ^формация протекает по механизму высокотемпературной ползучести: для сплава ХН55МВЦ температура 950 С, напряжение 13 МПа;
- для стали 10X18Н10Т-ВД температура 550 С - 600 'С. напряжені 220-ПОМПа.
При этих условиях снижается разброс служебных своЛс материалов, что определяет их' большую надежность.
Похазапо , что введение в сплав 2\7.т и 0.02%Zr-H).005%Ce и 1 обеспечивает высокие и стабильные свойства исследуемых материалов эксплуатационных условиях.
Предложен критерий долговечности исследуемых материалов предложена зависимость, позволяющая осуществить прогноз срока і службы.
Реализация результатов работы, Предложение оптимальні
составы сплавов прошли успешные испытания на промышленж плавках в лаборатории длительной прочности и.ползучести ВИАМ. П| этом режимы испытаний соответсвовали рекомендованным в диссергацн
Атіробация работы, . Основные результаты работы докладывали На:
- совещаний "Оценка предельного состояния металла элемент теплоэнергетического оборудования", г.С'частье, 1988г.
- международной научно-технической конфереиш
/'Актуальные проблемы пластической обработки материалов", г.Вари 1990г.
- Всесоюзной конференции "Восстановительная обработка сталей сплавов", г. Кіхабиио, 1991т.
научном семинаре "Материаловедение в машиностроени? МГАПИ, 1994г.
Публикации, .Основное содержание диссертации опубликовано * 4 печатных работах.
Объем работы. . Диссертационная работа состоит из введення, 6 jb, о^щлх выводов, списка литературы ((^наименований), приложения .одержитлл&траниц машинописного текста с иллюстрациями.
