Hodnocení vlivu sigma fáze na pokles křehkolomových vlastností ocelí a jejich svarových spojů pro energetické komponenty pracující za superkritických podmínek

Ing. Ladislav Kander, Ph.D.; Ing. Šárka Stejskalová; Ing. Petr Čížek, Ph.D., Ing. Šárka Hermanová; Ing. Lukáš Pomikálek

V souvislosti se zvyšováním účinnosti nově budovaných tepelných elektráren, která je vyvolána jak tlakem na redukci cen elektrické energie, tak současně požadavky na snižování množství škodlivých emisí CO₂, bylo věnováno značné úsilí při vývoji nových značek ocelí se zvýšenou úrovní užitných vlastností. Intenzivní vývoj těchto značek je v hlavní míře motivován zejména nízkou cenou materiálů na bázi železa ve srovnání s jinými materiály pro vysoké teploty, zejména slitinami Ni. Příspěvek se zabývá změnami struktury, vlastností a náchylností k tvorbě sigma fáze tří vybraných ocelí pro superkritické aplikace (USC) po základních technologických operacích používaných při výrobě přehříváků kotlů a následné teplotní expozici při pracovních teplotách. Práce byly zaměřeny na oceli jakosti SUPER 304H, HR3C a Tp347HFG a jejich svarové spoje a ohyby, provedené ohýbáním za studena s několika poloměry. Studium struktury a hodnocení mechanických vlastností bylo provedeno ve stavu po deformaci i ve stavu po rozpouštěcím žíhání jak na rovné části ohybů, tak v ohybu samotném, dále ve stavu po svaření bez následného tepelného zpracování a ve stavu po svaření a následném rozpouštěcím žíhání. Pro hodnocení změn mechanických vlastností byla použita miniaturizovaná zkušební tělesa a penetrační testy (SPT). Z výsledků je patrný velmi pozitivní vliv rozpouštěcího žíhání na strukturu, vlastnosti a zejména na tvorbu sigma fáze u ohybů. Naopak u svarů byl zaznamenán negativní vliv rozpouštěcího žíhání související s významným růstem zrna, a tím snížení korozní odolnosti i snížení creepu oproti stavu bez tepelného zpracování. Z výsledků je rovněž patrné, že po roční tepelné expozici pouze při pracovních teplotách (bez aplikovaného zatížení) byl zaznamenán výskyt sigma fáze v tažených částech ohybů. Ve svarech ani na rovných trubkách nebyla sigma fáze pozorována. Křehkolomové charakteristiky studovaných ocelí při laboratorní teplotě byly výskytem i malého množství sigma fáze významně sníženy.