zváranie svařování

Příčiny předčasného dožití přechodových svarů trubek výstupního přehřívákuvyrobených z nízkolegované CrMoV a austenitické CrNiMo ocelipásma tepelně ovlivněné oblasti, bezprostředněpřilehlé k hranici ztavení.Zatímco u svarového spoje A s kratšíprovozní expozicí zde byla naměřenavysoká hladina 300 až 420 HV 0,02,nižší hodnoty v souladu s očekávánímdosahuje u svaru B po provozní expozici1,37 • 10 5 h. Hladina mikrotvrdostiHV 0,02 265 až 290 jednotek, naměřenáve vzdálenosti zhruba 100 µm odhranice ztavení, klesá na úroveň 250až 275 HV 0,02 v oblasti hrubozrnnézákalné struktury v bezprostřední blízkostihranice ztavení, kde již můžemeočekávat následky lokálního oduhličenínízkolegované CrMoV oceli. Je všakzřejmé, že při vzniku nauhličenéhopásma ve svarovém kovu se oduhličenítrubky v tepelně ovlivněné oblastiprojeví především destabilizací hrubšía termodynamicky méně stabilní frakcecementitu M 3 C, takže zpevnění disperznífází karbidu vanadu M 4 C 3 ,nezbytné pro uchování potřebné úrovněžárupevnosti, zde zůstává praktickyzachováno beze změn [21].Rozdíly v době provozní expozice mezioběma hodnocenými svary se projevilytaké v odlišné mikrotvrdosti alternativníkritické lokality spoje, tj. v pásmu nauhličenísvarového kovu. Zatímco u svarovéhospoje A dosahuje mikrotvrdostve vzdálenosti 50 až 100 µm od hraniceztavení 750 až 790 HV 0,02, v případěsvaru B je tato úroveň prokazatelněnižší (640 až 670 HV 0,02). Ukazujese však, že možnost lokalizacecreepového porušení do této části svarovéhokovu je na aktuální úrovnimikrotvrdosti zjevně nezávislá.Z hlediska příčin iniciace a rozvojepředčasného porušení hodnocenéhopřechodového svarového spojemechanismem II. typu mají poměrněznačný význam výsledky ověřeníchemického složení použitého svařovacíhomateriálu. Svarový kov nabázi slitiny niklu vykazuje velmi blízkéhodnoty součinitele tepelné roztažnostiv porovnání s kotlovou trubkouz nízkolegované CrMoV oceli [1,20, 22], což umožňuje vyloučit kumulacipoškození typu creep-tepelnáúnava jako potenciální příčinu porušeníod cyklických dilatací následkemzměn provozních parametrův průběhu dlouhodobé provozníexpozice trubkového systému kotle.3 DISKUZE VÝSLEDKŮDetailní posouzení mikrostrukturníchaspektů porušení obou hodnocenýchpřechodových svarů spolu s výsledkyměření tvrdosti umožňují identifikacistěžejních příčin předčasnéhovyčerpání jejich provozní životnosti.Jedná se o superpozici vlivů přídavnýchaxiálních tahových napětí vestěně trubky a faktorů metalurgicko--technologické povahy. Ukazuje sezde, že poměrně značná přídavnátahová napětí spolu s axiální složkounapjatosti od namáhání trubky vnitřnímpřetlakem páry mohou v některýchlokalitách trubkového svazkudokonce i převýšit membránovénapětí ve stěně trubky. Distribucevelikosti těchto přídavných napětí,působících v přehřívákových trubkáchv axiálním směru, bude mítvýznamný vliv na variabilitu provozníživotnosti přechodových svarovýchspojů v jednotlivých hadech trubkovéhosystému kotle. Potenciálnímzdrojem tahových nebo ohybovýchnamáhání jsou jak zatížení trubkovýchhadů od vlastní hmotnosti, taki problémy s žádoucí funkcí soustavypodpěr a závěsů trubkového systému,vyvstávající zejména při dobáchprovozní expozice nad 5 • 10 4 h [23].Dopad zmíněných přídavných namáháníz pohledu životnosti svarovýchspojů může být do značné míry posílennebo i oslaben statistickým charakteremrozsahu uplatnění materiálově-technologickýchfaktorů, proměnnýchjak mezi tavbami, taki v rámci jedné tavby kotlových trubek.Jedná se zejména o přirozenýrozptyl mechanických vlastností kotlovýchtrubek ve stavu dodaném odvýrobce, kolísání obsahu vanadunebo poměru obsahů vanadu a uhlíku,koncentrací příměsí s povrchověaktivním účinkem (síra, arsen, antimon,cín, fosfor), ovlivňujících koheznípevnost hranic primárních austenitickýchzrn a tím i lomovou houževnatostpřehřátého pásma tepelněovlivněné oblasti. V tomto směru máz pohledu dosažitelné životnosti hodnocenýchsvarů stěžejní významdodržení doporučeného režimu žíhánísvařenců, které může příznivěovlivnit creepovou plasticitu a úroveňmezní creepové deformace v této kritickélokalitě přechodového svaru.Uvedené poznatky jsou v plném souladus výsledky experimentálníhoposouzení žárupevnosti přechodovýchsvarových spojů hodnocenéhotypu prostřednictvím creepovýchzkoušek při jednoosém tahovémzatížení, kolmém na osu svaru, tj. vesměru identickém jako při působeníznačného přídavného axiálníhonapětí ve stěně trubky. Jako kritickálokalita se zde výlučně uplatnilointerkritické pásmo tepelně ovlivněnéoblasti, takže se jednalo o porušeníIV. typu mimo oblast hranice ztavenísvaru [1, 19 – 21]. Z dalších technologickýchaspektů je nutno zdůraznitdůslednou eliminaci vrubových účinkův oblasti hranice ztavení, a tovčetně neprůvarů, vznikajících přinedostatečném natavení svarovéhrany následkem vyšší teploty tavenínízkolegované oceli v porovnání sesvařovacím drátem na bázi slitinyniklu. Vhodným snížením tepelnéhopříkonu při svařování (např. i kombinacítechnologie TIG a ručníhoobloukového svařování obalenouelektrodou [24]) lze rovněž omezitrozsah promísení základního materiálua svarového kovu a zejménašířku nepopuštěné martenzitickémezivrstvy při hranici ztavení svarovéhospoje.ZÁVĚRPřechodové svarové spoje kotlovýchtrubek z nízkolegované CrMoV oceli(15 128.5) a nestabilizované austenitickéCrNiMo oceli (17 341.4), provedenépomocí přídavného svařovacíhomateriálu na bázi niklové slitiny,jsou v průběhu dlouhodobé provozníexpozice v trubkovém systému kotleporušovány mechanismem II. typu.K lomu došlo v oblasti rozhraní přehřátéhohrubozrnného pásma tepelněovlivněné oblasti a martenzitickémezivrstvy s návazným pásmem nauhličenísvarového kovu. Tento způsobcreepového porušení je u obouhodnocených svarů usnadněn nedodržením doporučeného režimutepelného zpracování po svařování,což má za následek nízkouodolnost proti šíření trhlin v přehřátémhrubozrnném pásmu tepelněovlivněné oblasti, působením značného přídavnéhonapětí v axiálním směru kotlovétrubky, které vede k výraznémuzkrácení doby do perforačníhopoškození, a to zejména u svaru A.Pro prodloužení provozní životnostiposuzovaných přechodových svarůje nutnou podmínkou a pravděpodobněi postačující dodržení doporučenéhorežimu žíhání svařencův teplotním rozmezí 700 a 730 °C,umožňující zvýšení lomové houževnatostipři creepu v přehřátém pásmutepelně ovlivněné oblasti na stranětrubky z nízkolegované CrMoVoceli.CONCLUSIONSTransition weldments of low alloy0.5Cr-0.5Mo-0.3V steel and austenitic18Cr-12Ni-2.5Mo steel joined byNi-base filler metal failured by Type IIcracking in-service. The fact that it320 ZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ | 11-12 / 2007