доклад проф. дмитрик в.в. 19.10.2017

1. НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
д.т.н., проф. Дмитрик В. В.
тема доклада: «К ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МЕТАЛЛА СВАРНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ ПАРОПРОВОДОВ»
Харьков - 2017

2. Внешний вид сварного соединения паропровода выполненного при ремонте
полуавтоматической сваркой в смеси СО2 +Аг :
а) паропровод острого пара; б) паропровод горячего промперегрева
а б

3. Оценка
микроструктуры
Составляющие микроструктуры Термообработка, реализующая данную
микроструктуру
Gdn
МПа
Качественная балл
Сдаточные
микро-
структуры
1
СТАЛЬ 12Х1МФ
Сорбит отпуска игольчатого строения
Закалка с 980°С в масло через воду +отпуск
730…750°С, 5ч 150
2 Феррит +25…30% участков сорбида отпуска и перлита
Нормализация 980°С с охлаждением на
воздухе +отпуск 730…750°С, 3ч
125
3 125
4 Феррит+15..20% участков сорбита отпуска и перлита 110
5 105
Браковочные
микро-
структуры
6 Феррит+5…15% участков сорбита и перлита Замедленное охлаждение от температур
аустенизации (отжиг)
75
7
Феррит + карбиды в виде цепочек по границам зерен.
Количество сорбита отпуска 0…5% в перлите
Недогрев при нормализации и длительном
отпуске при 730…750°С
72
8 Феррит +перекристаллизованный перлит
преимущественно по границам зерен
Перегрев при отпуске
выше критической точки Ас1 стали
72
9 72
Сдаточные
микро-
стрктуры
1
Сталь 15Х1М1Ф
Бейнит
Нормализация 1020… 1050°С + отпуск 730
760°С; различные сдаточные микроструктуры
1-5 баллов получены за счет изменения
скорости охлаждения от темпера- туры
аустенизации. С уменьшением скорости
охлаждения увеличивается содержание
феррита и уменьшается количество бейнита в
стали.
130
2 Бейнит+15…20% феррита 144
3 Бейнит+35…40% феррита 142
4 Бейнит+55…60% феррита 138
5
Бейнит+75…80% феррита 136
Браковочные
микро-
структуры
6 Перлит + феррит и карбидные включения Замедленное охлаждение от температур
аустенизации (отжиг)
75
7 Бейнит со следами перекристал- лизации (темные
участки) главным образом по телу зерн Перегрев при отпуске
выше критической точки Ас1 стали
77
8 Бейнит со следами перекристал- лизации,
сосредоточенных преимущественно по границам зерен.
77
9 Феррито-бейнитная микроструктура со следами
перекристаллизации
76
Классификация микроструктуры основного металла паропроводных
труб сталей 12Х1М1Ф и 15Х1М1Ф

4. Микроструктура сварного соединения
Участок неполной Участок перегрева Металл шва Участок сплавления Участок нормализации
перекристаллизации
Материал – сталь 12Х1М1Ф, штатная технология

5. Структурные изменения в сварном соединении паропровода в
процессе длительной эксплуатации
б)
а)
в)
Сегрегация элементов в
зернах
α –фазы металла шва.
Сварные соединения из стали
12Х1МФ:
а)
исходная сегрегация;
б) после наработки
190000 ч;
в) после наработки 275637 ч.
Коагулирующие выделения М23С6 на
границе контакта трех зерен. х 6000
Распределение карбидов М23С6 по
границам зерен α –фазы. х4000. Участок
неполной перекристаллизации

6. Характер разрушения сварных соединений паропроводов из
стали12Х1МФ
Разрушившееся сварное соединение
трубопровода. Наработка 170000 ч.
Межзеренный характер трещины по
участку неполной перекристаллизации
ЗТВ. Х100. Наработка 190000 ч. Форма развивающихся пор в
в металле участка сплавления ЗТВ
х 4500. Ресурс 275637 ч. Паропровод
горячего промперегрева
Форма зарождающихся пор в металле участка
сплавления ЗТВ. × 14000. Ресурс 190000ч.
Усталостная микротрещина на участке
сплавления ЗТВ х800. Ресурс 200000 ч.

7. ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПАРОПРОВОДА
Места зарождения высокотемпературных
хрупких трещин
Шов Участок
сплавления
Участок
перегрева
Участок неполной
перекристаллизации
Усталостные трещины, образующиеся в сварных соединениях
паропроводов При их наработке свыше 250000ч в условиях ползучести
и малоцикловой усталости: 1)трещины образующиеся в наплавленном
металле; 2)на участке сплавления ЗТВ; 3) на участке перегрева; 4) на
участке неполной перекристаллизации; 5) в местах сопряжения
разнотолщинных элементов
Зарождение микротрещины на границе 3-х
контактирующих зерен возле коагулирующих -
карбидных фаз М23
С6
х14000. Участок
неполной перекристаллизации ЗТВ.
Наработка 275637ч.
Разрушение путем образования клиновидной
трещины х1,2. Наработка 200000ч (механизм
порообразования)

8. Характеристика микродефектов в наплавленном металле
Наплавле
нный
металл
сплав
Температ
ура испы-
таний
σ-0,2
МПа
К1с,
МПа
мм-⅓
Внутренние
дефекты, мм
Поверхностные
дефекты мм
Шаро-
видные
Элип-
совид-
ные
Полу-
шаро-
видные
Шаро-
видные
09ХМФ 20 400 900 2,1 1,4 1,2 0,5
Критические размеры внутренних и поверхностных дефектов
наплавленного металла
Вид микропоры (стрелка) образовавшейся
возле неметаллического включения типа
FеО х4500. Двухстадийная реплика.
Вид усталостной трещины (стрелка) в металле шва (сплав Вид микротрещины, образуется возле силиката
08ХМФ) паропровода горячего про мперегрева Змиевской типа MnO ∙ SiO2
(стрелка). х 14000
ТЭС. Основной металл сталь 12Х1МФ. х 2500. Ресурс 275637ч. Двухстадийная реплика

9. СТРОЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ИЗЛОМА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ПАРОПРОВОДОВ
Фестанчатое расположение бороздок в зоне развития
усталостной трещины (участок сплавления ЗТВ). х9000.
Рельефные изогнутые бороздки, расположенные в зоне
ускоренного развития усталостной трещины (участок
сплавления ЗТВ). х7650.
Фрактограмма поверхности разрушения металла
после
испытаний на циклический изгиб при 5650
С,
хрупкое разрушение. Хаотично развитый рельеф в зоне ускоренного развития
усталостной трещины. Наплавленный металл. х 4000.

10. Микроструктура сварного соединения из стали 12Х1МФ
Сварной шов Основной металл
Участок неполной
перекристаллизации
Участок перегрева Металл шва Участок сплавления Участок нормализации
Механизированная сварка СО2+Аr на погонной энергии энергии 1,2 МДж/м. х300.