zváranie svařování

K úloze tepelného zpracování svařenců z CrMoV ocelíz pohledu životnosti trubkových systémů kotlů200 µmObr. 7a Vzorek 2 – intergranulární trhlinav hrubozrnném přehřátém pásmu tepelněovlivněné oblasti svarového spojeFig. 7a Sample 2 – intergranular crack in coarsegrained HAZ200 µmObr. 7b Vzorek 2 – intergranulární trhlinav hrubozrnném přehřátém pásmu tepelněovlivněné oblasti svarového spojeFig. 7b Sample 2 – intergranular crackin coarse grained HAZci na hranici ztavení u vnějšího povrchutrubky šířila výlučně v tepelněovlivněné oblasti svaru a vyústila navnitřním povrchu nátrubku ve vzdálenosti2 a 3 mm od hranice ztavení(vzorky 1 a 3) a dokonce v bezprostředníblízkosti hranice ztaveníu vzorku 2. Popsaná orientacemagistrální trhliny byla nepochybněpodmíněna existencí poměrně značnéhotahového napětí v axiálnímsměru nátrubku, k jehož potenciálnímzdrojům naleží– nerelaxované vnitřní napětí v důsledkupřítomnosti tepelně nezpracovaného(nežíhaného) svarovéhospoje trubka-nátrubek,– axiální složka napjatosti od zatíženítrubek vnitřním přetlakem páry,– dodatečné tahové napětí vzniklépři adjustaci nového trubkovéhosystému k původním nátrubkůmkomory, případně vyvozené zatíženímvlastní hmotností trubkovéhosvazku.Hrubozrnné přehřáté pásmo tepelněovlivněné oblasti svarového spoje nastraně nátrubku se jeví z hlediskaodolnosti proti šíření trhlin jako kritickénejen v místě iniciace magistrálnítrhliny na vnějším povrchu trubky, alenepochybně také v celé stěně nátrubku.Tuto skutečnost jednoznačnědokládá– současná iniciace a protisměrnéšíření hrubé trhliny od vnitřníhopovrchu nátrubku, dokumentovanév této oblasti u vzorku 1, a tovčetně náznaků bočního větvenía zejména rozdvojení, spojenéhos přechodem do svarového kovu(porušení II. typu)– úplné creepové porušení vzorku 2mechanismem III. typu s bočnímšířením trhliny v přehřátém pásmu.Provedené metalografické šetřeníbylo doplněno měřením profilu tvrdostipřes svarový spoj u vzorků 2a 3. U vzorku 2 bylo měření tvrdostiHV 10 provedeno ve třech liniích(obr. 8), a to ve svarovém kovu veObr. 8 Profil tvrdosti HV 10 přes svarový spojpřehřívákové trubky a nátrubku u vzorku 2(rozteč vtlaků 1 mm)WM – zvarový kov, HAZ – teplem ovlivněnaoblast, BM – základný materiálFig. 8 Hardness profile HV 10 across theweldment of the superheater tube and thechest, sample 2 (indentation distance 1 mm)směru kolmém k ose trubky (linie 1),dále pak rovnoběžně s osou trubkyv hloubce 1 mm od vnějšího a vnitřníhopovrchu (linie 2, resp. 3). U vzorku3 se jedná rovněž o linie rovnoběžnés povrchem (obr. 9), a tov hloubce 1 mm od vnějšího povrchu(linie 1) a uprostřed stěny trubky(linie 2).Dosažené výsledky (obr. 8 a 9) ukazujína neobvykle vysokou úroveňtvrdosti jak ve svarovém kovu (300až 380 HV), tak především v tepelněovlivněných oblastech svaru, kdelokální špičky tvrdosti dosahují až400 HV. Naproti tomu tvrdost základníhomateriálu (přehřívákové trubkyjakosti 15 229.5) zde dosahuje obvykléúrovně 170 až 180 HV. Následkemneobvykle a nepřípustně vysokéabsolutní hladiny tvrdosti i nepřijatelnéhorozdílu mezi průměrnou nebomaximální tvrdostí ve svaru na jednéstraně a základního materiálu nastraně druhé lze svarový spoj považovat(dokonce i s přihlédnutímk ČSN 05 0211 [3]) za zcela nevyhovující.Lze tedy jednoznačně konstatovat,že kritickou lokalitou montážníhosvaru přehřívákové trubky jakosti15 229.5 a nátrubku komory PK8z oceli 15 128.5 (z pohledu jeho relativněkrátkodobé destrukce v provozníchpodmínkách) je přehřáté pásmotepelně ovlivněné oblasti s hrubozrnnoubainitickou strukturou, přítomnéna obou stranách svarového spoje.Jedná se o bainitickou strukturu,vzniklou anizotermickou transformacívýrazně hrubozrnného austenitu,která se vyznačuje inherentně nízkouhouževnatostí a odolností proti šířenítrhliny [21 – 23]. V této lokalitě svarovéhospoje je nutno počítat také sezvýšenou náchylností k předčasnémucreepovému poškozování i totálnímuvyčerpání životnosti, a to předevšímpři uplatnění vrubovýchefektů v místech apriorních nebo tzv.kvaziapriorních (vytvořených v průběhudosavadní exploatace) defektů[9 – 11]. U nízkolegovaných CrMoVžárupevných ocelí je tato skutečnostodrazem nízké creepové plasticityv důsledku přítomnosti sekundárněvytvrzených strukturních složekObr. 9 Profil tvrdosti HV 10 přes svarový spoju vzorku 3 (rozteč vtlaků 1 mm)WM – zvarový kov, HAZ – teplem ovlivněnaoblast, BM – základný materiálFig. 9 Hardness profile HV 10 acrossthe weldment, sample 3 (indentation distance1 mm)108 ZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ | 4/ 2007