zváranie svařování

ODBORNÉ ČLÁNKYv přehřátém pásmu tepelně ovlivněnéoblasti. Významně může životnosttéto oblasti a potažmo i celého svarovéhospoje ovlivnit také spolupůsobenípoklesu kohezní pevnostihranic zrn. Minimální creepová plasticitatak převáží skutečnost, že hrubozrnnépásmo tepelně ovlivněnéoblasti se vyznačuje nejvyšší odolnostíproti creepové deformaci [10,12, 13, 16, 24, 25]. Za obzvláštěnepříznivý je považován rostoucípodíl bainitu (v rozmezí 15 až 100 %)v mikrostruktuře oceli typu 0,5Cr-0,5Mo-0,3V, projevující se zvýšenímrychlosti růstu creepové trhliny přikonstantní hodnotě faktoru intenzitynapětí [8], což se týká jak tepelněovlivněné zóny spoje, tak oblasti svarovéhokovu (např. v případě vzorku1).S využitím těchto poznatků lze specifikovatnejdůležitější příčiny provozníhoselhání trubkového systémuvýstupního přehřívače páry v místěnapojení kotlové trubky k nátrubkukomory výstupního přehřívače páry.Jedná se především o zcela nepochopitelnouabsenci stěžejní technologickéoperace, tj. žíhání svařencev optimálním teplotním rozmezí 700až 730 °C a (v podstatě menším rozsahu)také o svařování bez předehřevu.Toto zjištění ukazuje na naprosté– nepochopení zásad mikrostrukturníhodesignu svarů kotlových trubekz nízkolegovaných CrMoVocelí z hlediska jejich dlouhodobéžárupevnosti a creepové plasticity,– nezvládnutí technologie svařováníkotlových trubek zmíněné jakosti,včetně režimu tepelného zpracovánípo provedení posuzovanéhomontážního svaru,– nedodržení požadavků na aplikacipředepsaných režimů žíhání posvařování kotlových trubek z CrMoVžárupevných ocelí, specifikovanýchnapř. AD – Merkblattem HP7/2 [2] nebo dříve uplatňovanounormou ČSN 42 0285 [1] a dokoncetaké zcela benevolentním standardemČSN 05 0211 [3].Deklarované ochlazení oblasti svarovéhospoje v izolačním zábalu nemohlomít z hlediska snížení tvrdostia zvýšení houževnatosti kritické lokalitysvaru ani minimální praktickývýznam.Další stěžejní příčinou (i když samouo sobě rozhodně nepostačující) porušenísvaru přehřívákové trubkya nátrubku je existence značnéhopřídavného napětí, působícího vesměru rovnoběžném s osou trubky.To, spolu s již zmíněnými axiálnímitahovými napětími, mělo za následekusměrnění trajektorie magistrální trhliny,včetně závěrečného porušení,do roviny zhruba kolmé k ose trubky.Účinek přídavného axiálního tahovéhonapětí byl také zvýrazněn lokálnímvrubovým efektem na hraniciztavení v místě propadu kořenovéhousenky svarového spoje, což vedlok iniciaci a protisměrnému šíření(proti magistrální trhlině, postupujícíod vnějšího povrchu) porušení III.typu od vnitřního povrchu nátrubku.Typické znaky hodnoceného perforačníhopoškození svaru přehřívákovétrubky a nátrubku jsou tedy zcelav souladu s jedním z obvyklýchzpůsobů porušování obvodovýchsvarových spojů kotlových trubekz oceli typu 0,5Cr-0,5Mo-0,3V reprezentovanýmna obr. 1 křivkou B.V plném souladu s příslušnou distribučníkřivkou je také doba provozníexpozice trubkového svazku do vznikunetěsnosti v tlakovém systémukotle, tj. 446 h.ZÁVĚRProvedený rozbor i výsledky experimentálníhoposouzení příčin perforačníhopoškození svaru přehřívákovétrubky a nátrubku komory ukázal,že možnost výjimky z povinnéhotepelného zpracování svarů trubekz CrMoV žárupevných ocelí, formálněuplatnitelné podle ČSN 05 0211[3], je značně problematická, ne-lizcela nemístná. Důvodem jsou tendencenepřežíhaných partií tepelněovlivněné oblasti a svarového kovuk sekundárnímu vytvrzování, dodatečnémuvzrůstu tvrdosti a křehnutív průběhu provozní expozice trubkovéhosystému kotle. To se uplatňujejak u jednovrstvých, tak u vícevrstvýchsvarových spojů, a to praktickybez ohledu na aplikovanou technologiisvařování kotlových trubekz nízkolegované CrMoV oceli. Důsledkemtěchto procesů je výraznýsklon k předčasnému porušovánísvarových spojů– v průběhu provozní expozice,způsobený nedostatečnou odolnostíproti vzniku a šíření trhlin vlivempůsobení přídavných napětí v kritickýchlokalitách svaru s nevyhovujícícreepovou plasticitou,– při mechanickém přetížení za normálnínebo snížené teploty v průběhuodstávek a oprav trubkovéhosystému kotle, a to díky nízké lomovéhouževnatosti a značné náchylnostik nízkoenergetickémukřehkému porušování v sekundárněvytvrzených lokalitách tepelněovlivněné oblasti nebo svarovéhokovu.Nepřijatelně vysoká úroveň tvrdostia prakticky zanedbatelná odolnostproti iniciaci a šíření trhlin v přehřátémpásmu tepelně ovlivněnéoblasti a ve svarovém kovu bylynejdůležitější příčinou předčasnéhocreepového porušení svaru III. typu,k němuž došlo v oblasti tepelněovlivněné zóny nátrubku komoryvýstupního přehřívače páry. Hlavnípříčinou tohoto poškození bylaabsence tepelného zpracování posvaření, konkrétně žíhání svařencev rozmezí teplot 700 – 730 °C.K dalším příčinám nepochybně náležíexistence nepříznivého apriorníhodefektu (nadměrně propadléhokořene svaru) a značného přídavnéhotahového napětí, působícího nasvarový spoj v axiálním směru trubky.CONCLUSIONSThe analysis of the broken weldmentof superheater tube and socket ofa header has shown the necessity ofpost weld heat treatment (PWHT) incase of low alloy CrMoV creep resistantsteels in spite of the exemptionstated in the ČSN 05 0211 standard[3]. The main reason, why PWHTcannot be omitted is the tendency ofweld metal and heat affected zone(HAZ) to secondary hardening,accompanied by increasing of hardnessas well as brittleness duringcreep exposure. This effect appearsin single as well as multilayer weldsof low alloy CrMoV steels regardlessto the applied welding technology. Asthe result, the pronounced tendencyof the weldments to the prematurefailure is observed– during creep exposure at workingtemperature that is caused by theinsufficient resistance to crackappearance and propagation dueto the additional stress in the criticalparts of weld with low creepplasticity,– when the parts are subjected to themechanical loading at room or lowtemperature during boiler shutdownsor repairs. In this case dueto low toughness and resistance tothe brittle fracture in the secondaryhardened parts of HAZ or weldmetal.Unacceptably high hardness andvery low resistance to the crackappearance and propagation in thecoarse grained part of HAZ and weldmetal was the principal reason forthe premature creep type III crackingZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ | 4/ 2007 109