Vlastnosti a mikrostruktura heterogenních svarových spojů ocelí Super304H a P92 po creepové expozici

Dr. Ing. Zdeněk Kuboň¹; prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.²; Ing. Renáta Palupčíková²; Ing. Kryštof Hradečný²

¹MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM, s.r.o., Pohraniční 31/639, 703 00 Ostrava-Vítkovice, Česká republika
²VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta materiálově-technologická, 17. listopadu 2172/15, 708 00 Ostrava, Česká republika

Stáhnout článek v PDF

Spolu s rostoucí teplotou vody a páry v tlakovém systému fosilních elektráren rostou i nároky na použitý materiál, zejména jeho odolnost proti tečení a korozi. Z materiálových, technických a ekonomických důvodů se tak spojují (nejčastěji svařováním) materiály různého chemického složení a mikrostruktury. Tyto heterogenní svary pak velmi často představují kritický bod tlakového systému kotle kvůli rozdílným koeficientům teplotní roztažnosti, tepelné vodivosti a také strukturní nestability za vysokých teplot v důsledku difúze zejména intersticiálních prvků (uhlík a dusík) přes linii ztavení. Příspěvek se zabývá analýzou dlouhodobých creepových zkoušek do lomu prováděných na tzv. „cross-weld“ vzorcích vyrobených z heterogenních svarů ocelí Super 304H a P92, které byly prováděny při teplotách 625 a 650 °C až do 20 000 hodin. Creepové chování tohoto svaru ukázalo výraznou odchylku od očekávané závislosti napětí na době do lomu už při relativně krátkých časech. Místo porušení byla ve všech případech interkritická část tepelně ovlivněné zóny (TOZ) v oceli P92 a oblast blízko lomové čáry byla silně zkavitovaná. Nejen v základním materiálu, ale také ve všech částech TOZ oceli P92 byla potvrzena přítomnost Lavesovy fáze (Fe2W) s rychle hrubnoucími částicemi, ale nikoliv částic modifikované Z-fáze. Zbytkový obsah vanadu v oceli Super 304H pak ovlivnil precipitační procesy a vanadem byl částečně nahrazen niob v modifikované Z-fázi (V,Nb)CrN, která je v této oceli stabilní fází na úkor nitridu Cr2N.

Klíčová slova: creep; ocel Super 304H; ocel P92; heterogenní svarový spoj; mikrostruktura; analýza sekundárních fází