P91 PWHT диаграма

От SI се обадиха, за да оценят дали топлината е оказала някакво вредно въздействие върху P91 след пожар в електроцентрала, като взеха металургични реплики за анализ, за да оценят евентуално омекване в областите на HAZ.

Греслер подчертава факта, че твърдостта сама по себе си не определя здравината на материала. Вместо това ефективна скринингова мярка би било проследяването на натрупването на деформации от пълзене с помощта на високотемпературни тензометрични датчици за проследяване на натрупването на деформации от пълзене, както и инженерен анализ за прогнозиране на неговия живот.

Твърдост

Фамилията стомани P91 е феритна/мартензитна неръждаема стомана 9-12% Cr, използвана в ядрени и електроцентрални среди за постигане на превъзходни механични свойства при повишени температури. Благодарение на ниското съдържание на въглерод, ниобий и азот тя намалява пукнатините, предизвикани от заваряването; въпреки това поради по-високата си закаляемост тя може да образува прекалено твърда зона на термично въздействие (ЗТВ), което води до пукнатини, предизвикани от водорода - което води до повреда както на заварките, така и на компонентите.

Неотдавна заводът на Siemens се обърна към SI с молба да направи оценка на голям заваръчен ремонт на вентил на съд под налягане след инцидент, свързан с пожар, за да прецени дали в резултат на този ремонт не може да се получи материал, който не отговаря на спецификацията, и ако това наистина е така, дали това може да се коригира преди изтичането на гаранцията.

SI извърши анализ на материала и установи, че мекотата му не се дължи на пожар, а вероятно е причинена от неефективна ПВХ.

Температурата и продължителността на PWHT са от жизненоважно значение за създаването на разнородни заваръчни шевове с оптимална микроструктура и твърдост, като например това проучване, проведено с многопроходни заваръчни шевове в защитна дъга от Inconel 625 като пълнител. Резултатите показаха, че при използване на PWHT при 750 градуса по Целзий за 2, 4 или 6 часа като предпочитани време и температура на PWHT се постига едновременно ефективно намаляване на твърдостта в областите на HAZ и едновременно с това поддържане на подходяща микроструктура, позволяваща постигане на високи механични свойства при повишени температури.

Издръжливост

Стоманата P91 е разработена специално за използване в ядрени реактори от четвърто поколение. Благодарение на високото съдържание на хром и добавянето на ванадий и ниобий като легиращи елементи, P91 предлага значително повишена устойчивост на пълзене в сравнение с по-слабо легираните си аналози.

Свойства на материала: тази сплав е лесно заваряема и се отличава с отлична устойчивост на термична умора и корозия, но е податлива на напукване с помощта на водород (HAC). Могат да се използват както газови, така и твърдотелни електродъгови методи на заваряване; за оптимални свойства на пълзене обаче трябва да се извърши термична обработка след заваряването.

HAC в заваръчни шевове от P91 може да бъде причинена от неправилни условия на заваряване и неправилен избор на добавъчен материал, а също така може да бъде утежнена от нееднородна геометрия на заваряване и използване на шлака. Освен това тя може да се прояви като разнородни заварки между заварки от клас 91 и други заваряеми материали, като например заваръчни процеси на Р22 или Inconel 625.

Обърнете внимание, че понастоящем е невъзможно да се ремонтират компоненти от клас 91 без последваща PWHT поради настоящите методики за ремонт на заваръчни шевове, при които се получават заваръчни шевове с нерафинирана микроструктура в HAZ и се извършва само ограничено отпушване. Поради това трябва да се проведат допълнителни обширни изпитания и тестове за ремонт на заварките по отношение на издръжливостта на HAZ и якостта на пълзене на кръстосаните заварки, както и анализ на всички причини за повреда, като например загрубяване на зърната и проблеми с микроструктурата.

Модул на еластичност

Модулът на еластичност е мярка за това колко лесно материалите могат да се разтягат или огъват и се определя, като се раздели напрежението на деформацията. Изпитването на кривата "напрежение-деформация" е безценен начин за определяне на този параметър; прилагат се малки нарастващи деформации, след което се нанасят на графика, разкриваща стойностите на модула на еластичност - от съществено значение при изчисляване на механичните свойства на материалите!

Кривите напрежение-деформация обикновено имат линейно поведение, което означава, че материалите са еластични. Това поведение се обяснява със закона на Хук, който гласи, че напрежението, приложено към материалите, трябва да е пропорционално на деформацията; модулът на Юнг измерва тази зависимост и измерва напрежението, разделено на деформацията.

Кривите напрежение-деформация обикновено се характеризират с нелинейност в определен момент, когато материалът е навлязъл в областта на пластичната си деформация, което е сигнал за пластична деформация. На този етап напрежението и деформацията вече не се променят обратнопропорционално, а реагират предсказуемо на напреженията. Еластичността на материала се определя от наклона на нелинейната част на кривата; това уравнение дава нейните стойности: EDL L0 L L L 0/D L 0/D

Устойчивост на корозия

Стомана от клас 91 (обозначение по EN X10CrMoVNb9-1) е легирана стомана 9Cr-1Mo с високи нива на хром, ванадий и ниобий, която се отличава с подобрена устойчивост на пълзене. Този клас стомана 9Cr-1Mo често се използва за глави на ядрени електроцентрали, както и за други приложения за облицовка и тръби в ядрени електроцентрали и има изключителна устойчивост на радиационни повреди, както и устойчивост на окисление и корозия при повишени температури.

Разнородните заваръчни съединения в защитна метална дъга (SMAW), образувани от стомани P91 и P22, могат да доведат до слаба ударна жилавост поради образуването на нетемпериран мартензит в зоната на сливане на заваръчните шевове, което налага избор на оптимален температурен диапазон за предварително нагряване и термообработка след заваряване (PWHT) за успешни заваръчни шевове.

Температурите на PWHT варират в зависимост от състава и процентното съдържание на манган и никел в стоманата, по-специално при отчитане на съдържанието на Mn + Ni; по-високите проценти понижават критичната температура на трансформация.

Бяха проведени изследвания за проучване на влиянието на нивата на дифузния водород и условията на термична обработка върху микроструктурата и механичните свойства на многопроходни заваръчни шевове, заварени в защитна метална дъга (SMAW), клас 91, с помощта на полева емисионна сканираща електронна микроскопия, измерване на дифузния водород в живак, изпитване на опън при стайна температура, изпитване по Шарпи и енергийно дисперсионна рентгенова спектроскопия. Резултатите показаха, че използването на подкритична PWHT с нормализиращи/закаляващи процедури води до оптимална микроструктура с добри свойства на опън, както и якост по Шарпи.