3
Spis treści
I Wstęp ... 6
II Przegląd literatury ... 8
1. Wybrane zagadnienia projektowania i wytwarzania kotłów energetycznych ... 8
1.1. Elementy konstrukcyjne kotła energetycznego ... 8
1.2. Wytwarzanie elementów konstrukcyjnych kotła ... 10
2. Ogólna charakterystyka stali stosowanych na ściany szczelne kotłów ... 11
2.1. Stale konwencjonalne ... 11
2.2. Nowoczesne stale bainityczne i martenzytyczne ... 14
3. Charakterystyka stali T24 ... 16 3.1. Skład chemiczny ... 16 3.2. Obróbka cieplna ... 18 3.3. Właściwości mechaniczne ... 20 3.4. Odporność na korozję ... 25 4. Spawalność stali ... 28
5. Złącza spawane stali T24 ... 30
5.1. Mikrostruktura i właściwości mechaniczne symulowanej strefy wpływu ciepła ... 33
5.2. Materiały dodatkowe do spawania ... 36
5.2.1. Przemiany fazowe w spoinie ... 39
5.3. Obróbka cieplna złączy spawanych ... 39
5.4. Technologia spawania ścian szczelnych ... 40
5.4.1. Technologia spawania metodą 141 ... 40
5.4.2. Technologia spawania metodą 141/111 i 111 ... 44
5.4.3. Technologia spawania metodą 141/111/121 i 121 ... 46
5.4.4. Hybrydowa technologia spawania metodą 521+135 ... 47
5.5. Ocena spawalności w próbach technologicznych ... 48
6. Pękanie produkcyjnych złączy spawanych ... 50
7. Podsumowanie przeglądu literatury ... 60
III Badania własne ... 61
1. Cel i teza pracy ... 61
2. Materiał do badań... 61
4
4. Metodyka badań ... 64
4.1. Badania nieniszczące ... 64
4.2. Badania metalograficzne ... 64
4.3. Badania właściwości mechanicznych ... 66
4.4. Badania fraktograficzne ... 67
4.5. Badania kruchości wysokotemperaturowej drugiego rodzaju ... 67
4.6. Pomiary zawartości wodoru dyfundującego ... 67
4.7. Badania skłonności do pęknięć gorących ... 69
4.8. Badania skłonności do pęknięć zimnych ... 70
4.9. Badania skłonności do kruchości wodorowej spoin ... 72
5. Wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych złączy spawanych stali T24 ... 73
5.1. Badania mikrostruktury i właściwości mechanicznych złączy w stanie po spawaniu ... 73
5.1.1. Badania makroskopowe złączy spawanych ... 73
5.1.2. Badania mikroskopowe złączy spawanych ... 75
5.1.3. Wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych napoin ... 86
5.1.4. Badania właściwości wytrzymałościowych złączy spawanych ... 89
5.1.5. Badania udarności spoin ... 92
5.2. Wpływ obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne spoin 95 5.2.1. Badania mikroskopowe ... 95
5.2.2. Pomiary twardości ... 102
5.2.3. Badania udarności ... 102
6. Wyniki badań skłonności do kruchości i pękania złączy spawanych stali T24 ... 105
6.1. Badanie kruchości wysokotemperaturowej drugiego rodzaju ... 105
6.2. Ocena skłonności do pęknięć gorących ... 114
6.2.1. Badania na próbkach o zmniejszającej się sztywności ze spoiną czołową ... 114
6.2.2. Badania na rurach ze spoiną czołową obwodową ... 122
6.3. Ocena skłonności do pęknięć zimnych ... 124
6.3.1. Próba CTS (Controlled Thermal Severity) ... 124
6.3.2. Próba implantacyjna (kołkowa) ... 128
6.4. Wpływ wodoru dyfundującego na właściwości mechaniczne spoin ... 133
5
6.4.2. Próba rozciągania w warunkach stałego obciążenia ... 135
6.4.3. Badania udarności ... 141
6.5. Wpływ obróbki cieplnej na skłonność do kruchości eksploatacyjnej spoin ... 144
7. Wyniki badań przemysłowych złączy spawanych stali T24 – analiza wybranych przypadków ... 150
7.1. Badania wzdłużnych złączy spawanych paneli ścian szczelnych ... 151
7.2. Badania obwodowych złączy spawanych rur w panelach ścian szczelnych ... 155
8. Dyskusja wyników badań ... 159
9. Wnioski ... 169
IV Bibliografia ... 171
V Załączniki ... 187
Załącznik A. Sposób wyznaczania liczby ostrości cieplnej TSN ... 187
Załącznik B. Protokoły badań NDT ... 188
Załącznik C. Protokół badań makroskopowych ... 190
Załącznik D. Wpływ technologii spawania i warunków elektrolizy na zawartość wodoru dyfundującego ... 192
