Vztah mikrostruktury a zbytkové životnosti dílů energetických zařízení

Abstract

Tato práce vychází ze současných moderních trendů, které lze zaznamenat jak na poli energetiky, tak v průmyslu obecně. Mezi tyto trendy spadá mimo jiné také zefektivnění stávajících diagnostických metod, případně nalezení nových procesů, které by přispěly ke zpřesňování výsledků zejména při stanovení úrovně degradace, či odhadu zbytkové životnosti energetických zařízení. Dalším dlouhodobým trendem je zvýšení kvality prováděných inspekčních prohlídek a také snaha eliminovat prostoje nutné pro kontrolu součástí, zejména odstávky elektráren a tepláren. Jednou z inspekčních technik, která vychází z těchto trendů je metoda ?nedestruktivní? metalografie doplněná výsledky z dalších zkoušek. Především se jedná o zkoušky tečení a nově vyvíjenou metodu small punch creep test. Hlavním cílem je využití poznatků a zkušeností získaných při řešení této práce v energetickém průmyslu a uchopitelnost výsledků v praxi. Tyto výsledky mohou být dále zpřesňovány např. dalšími nově zaváděnými moderními NDT metodami. Spolu s využitím dosud známých poznatků o degradaci a odhadu zbytkové životnosti dílů energetických zařízení se tato práce snaží přiblížit procesy probíhající v oceli pro použití v praxi. Cílem práce je také rozšířit spektrum diagnostických metod a vedle běžně používaných způsobů inspekce využívat také nekonvenčních způsobů. Literární rešerše se v úvodu zaměřuje na problematiku zbytkové životnosti a degradace materiálu. Popsány jsou hlavní způsoby poškozování komponent a jejich principy, pozornost je zaměřena především na využití v energetickém průmyslu. V další části je podán přehled běžně využívaných inspekčních metod, doplněný o další moderní či nově vyvíjené, především nedestruktivní a semidestruktivní techniky. Experimentální část byla provedena na materiálu kotlových trubek, oceli SA 213 T22 (ČSN 15 313), jehož charakteristika a chemické složení je zmíněno v úvodních kapitolách. Tento materiál byl provozovaný v elektrárně Ghazlan v Saudské Arábii po dobu přibližně 20 let. Byla provedena analýza materiálu ve stavu dodaném, následně ve stavu po provedených zkouškách tečení a také na nově vyrobeném, neexponovaném materiálu. V rámci experimentu byly provedeny zkoušky tečení a také zkoušky tečení na malých vzorcích (small punch creep test). Výsledky jsou v práci korelovány. Ze získaných Larson-Millerových parametrů byl následně proveden odhad zbytkové životnosti. Provedeny byly také tahové zkoušky za vysoké teploty. U vybraných vzorků byla provedena rozsáhlá metalografická analýza. Využity byly techniky světelné, elektronové a také konfokální mikroskopie. Pozornost byla zaměřena na hodnocení míry degradace materiálu a mapování výskytu kavit v mikrostruktuře.