STOPY ODLEWNICZE PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH ZUŻYCIA TERMICZNEGO

STOPY ODLEWNICZE STOPY ODLEWNICZE PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH

ZUŻYCIA TERMICZNEGOZUŻYCIA TERMICZNEGO

Autorzy: Zenon Pirowski Marek Kranc Krzysztof Jaśkowiec

ul. Zakopiańska 7330-418 Kraków, POLANDtel. +48 12 26 18 111fax +48 12 26 60 [email protected]

w w w . i o d . k r a k o w . p l

Jest to odporność na działanie gazów utleniających

w temperaturze wyższej niż 500 oC Określana jest przez łączną odporność na: ⌐ wysoką temperaturę, ⌐ powstawanie zgorzeliny, ⌐ zmianę kształtu.

ŻaroodpornośćŻaroodporność

Najczęściej elementy wykonane ze stopów żaroodpornych są okresowo chłodzone, zatem praktyczna próba określania granicznej temperatury żaroodporności polega na: - nagrzewaniu próbek do określonej temperatury w ciągu 24 godzin, - schłodzeniu do temperatury otoczenia. - powtórzeniu 5-krotnym tego zabiegu, - usunięciu zgorzeliny, - ważeniu dla ustalenia ubytku masy.

Stop uważa się za odporny do danej temperatury, jeżeli: - przy tej temperaturze ubytek ciężaru po 120 h nie przekracza 1 g/(m2h), a przy temperaturze o 50 oC wyższej jest mniejszy niż 2 g/(m2h).


Norma PN-EN 10095:2002 wyróżnia: ⌐ stale ferrytyczne, ⌐ stale ferrytyczno-austenityczne, ⌐ stale austenityczne,oraz ⌐ stopy niklu.

W zależności od typu stopu ich maksymalna temperatura pracy wynosi 800 – 1200 oC.


ŻarowytrzymałośćŻarowytrzymałość

Jest to zdolność do przenoszenia obciążeńprzenoszenia obciążeń w wysokiej temperaturze

Wytrzymałość materiału zależy od temperatury i czasu

T1 < T2 < T3 <T4

T1

T2

T3

T4

Czas do zerwania; s

Wyt

rzym

ałoś

ć na

roz

ciąg

anie

; MP

a


W podwyższonej temperaturze następuje zmiana kształtu pod wpływem niewielkich naprężeń

(niższych od granicy plastyczności)- pełzanie -

Temperatura w której materiał zaczyna pełzać: - 0,3 - 0,4 TM – dla metali - 0,4 - 0,5 TM – dla ceramiki


W temperaturze pokojowej: = f()

W temperaturze podwyższonej: = f(, T, t)


Granica pełzania [MPa] – Rx/t/T np. R1/1000/600

Wytrzymałość na pełzanie [MPa] – Rz/t/T np. Rz/1000/600

x – wydłużenie o określoną wartość (%)z – zerwaniet – czasT – temperatura


Wytrzymałość na pełzanie stopów różnych metali

Temperatura; oC

400

Wyt

rzym

ało

ść n

a p

ełza

nie

Rz/

1000

; MP

a

300

200

100

0


Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe - Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe - nadstopynadstopy

Są to nadstopy: - żelaza - kobaltu - niklu

Nadstopy (superstopy) – stopy o szczególnie wysokiej żarowytrzymałości i żaroodporności

PN-EN 10302:2003 (U)

z żarowytrzymałych stopów niklu

Przykłady odlewówPrzykłady odlewów

Obudowy zaworów kulowych dla przemysłu petrochemicznego ze stopu CT15C (EN-GX10NiCrNb 32-20) z kilku części

odlewanych odśrodkowo średnica kuli - 880 mm, długość - 1640 mm

Schmidt + Clemens, Lindlar,



Stożkowe zakończenie pieca przemysłowego wykonane ze stopu CT15C (EN-GX10NiCrNb32-20) - waga 2 400 kg - średnica 2 500 mm - głębokość 500 mm

Junker, Simmerath, Germany



Kolektor wylotowy pieca do reformowania odlany do form piaskowych metodą odśrodkowąze stopu CT15C (EN-GX10NiCrNb 32-20) - długość 7 000 mm - waga 1 200 kg

Pose-Marre, Erkrath, Germany



Odlewany odśrodkowo stop CT15C został zastosowany w trójnikach w ich części walcowej przechodzącej w stożek. Trójniki te stosowane są w wylotach sekcji kolektorów pieców w produkcji nawozów azotowych, alkoholu metylowego i rafinacji oleju.

Wisconsin Centrifugal, Waukesha, Wisconsin



Rolki pieców do podgrzewania kęsisk lub pieców tunelowych wykonane są ze stopu Super 22H

Duraloy Technologies Inc., Scottdale, Pennsylvania



Tłumiki gazów spalinowych wykonane ze stopu 50Cr-50Ni-Nb. Cztery odlane klapki są tu złożone na odlanej odśrodkowo rurowej osi.

Pose-Marre, Erkrath, Germany

ze stopów niklu odlewane w kraju


WSK „PZL Rzeszów” S.A.

Łopatki turbiny niskiego ciśnienia i segmenty łopatkowe z nadstopów niklu



WSK „PZL Rzeszów” S.A.

Aparat kierujący z nadstopów niklu



„SPECODLEW” Kraków

Misa ze stopu G-NiCr28W do produkcji włókna szklanego



Instytut Odlewnictwa Kraków

Dysze palnika gazowego DN100




Końcówki dysz palnika gazowego DN100




Końcówki dysz palnika gazowego DN100

Końcowy okres grzania kadzi - temperatura końcówki dyszy palnika ok. 850 oC

żarowytrzymałych stopów niklużarowytrzymałych stopów niklu

Kierunki rozwojuKierunki rozwoju

- modyfikacja składu chemicznego

wprowadzanie zwiększonej ilości Al i Ti – wytworzenie fazy ’

wprowadzanie innych dodatków modyfikujących (Nb, Hf, Re)



- specjalistyczna obróbka cieplna (przesycanie, starzenie)

Przykładowa obróbka stopu CMSX-4 (64 % Ni, 6,5 % Cr, 9 % Co, 0,6 % Mo, 8 % W, 5,6 % Al, 1 % Ti, 6,5 % Ta, 0,1 % Hf)

Cannon-Muskegon (USA):

1315°C / 0,5 do 3 h, chłodzenie na powietrzu, 980°C / 5 h, chłodzenie na powietrzu, 850°C / 48 h, chłodzenie na powietrzu

prowadzi do uzyskania fazy ’ o wielkości 0,3 μm,

Onera (Francja): 1315° C / 0,5 do 3 h, chłodzenie na powietrzu,

1050 °C/ 16 h, chłodzenie na powietrzu, lub

1100 °C / 4 h, chłodzenie na powietrzu, 850 °C/ 48 h, chłodzenie na powietrzu

pozwala uzyskać fazę ’ o wielkości 0,5 μm.



- sterowanie procesami krystalizacji

Makrostruktura łopatki turbiny o budowie od lewej: polikrystalicznej , kolumnowej, monokrystalicznej



- metalurgia proszków

stosowana jest do wytwarzania elementów z: - nadstopów konwencjonalnych - stopów nadplastycznych - stopów umacnianych dyspersyjnie

pozwala na stosowanie izostatycznego prasowania (HIP)



- powłoki ochronne

W prezentacji wykorzystano między innymi materiały opracowywane w ramach realizowanego projektu

POIG.01.03.01-12-061/08-00„Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych

odpornych na zmęczenie cieplne”

Dziękujemy za uwagę.

ul. Zakopiańska 7330-418 Kraków, POLANDtel. +48 12 26 18 111fax +48 12 26 60 [email protected]

www.iod.krakow.pl

Autorzy: Zenon Pirowski, Marek Kranc, Krzysztof Jaśkowiec

STOPY ODLEWNICZE PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH ZUŻYCIA TERMICZNEGO

Documents

Transcript of STOPY ODLEWNICZE PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH ZUŻYCIA TERMICZNEGO