Energetikoje naudojamų plienų senėjimo vertinimas pagal struktūros pokyčius

Abstract

Esant aukštai temperatūrai eksploatacijos metu plieno struktūra keičiasi. Struktūros pokyčiai sukelia stiprumo savybių blogėjimą ir greitina valkšnumo procesą, mažina plienų atsparumą nuovargiui. Šiame straipsnyje apibendrinti karštyje stiprių plienų senėjimo aukštoje temperatūroje tyrimai. Mažai legiruoto perlitinio 12X1MФ ir legiruoto feritinio-martensitinio 9Cr1MoVNb (P91) plieno bandiniai buvo sendinami 600, 650 ir 700 °C temperatūrose. Kokybinei ir kiekybinei struktūros pokyčių analizei metale esantys intermetaliniai junginiai buvo elektrochemiškai atskirti iš kietojo tirpalo ir jų kristalografinių parametrų ypatumai tirti rentgeno struktūrinės analizės metodu (XRD). Nustačius, kad šiuose plienuose vyraujantis karbidas M₂₃C₆ yra stabilus, o kristalinės gardelės parametro a vertė nuolat didėja, buvo pasiūlyta jį naudoti kaip trukmės ir temperatūros indikatorių plienų pokyčiams įvertinti. Karbido M₂₃C₆ kristalinės gardelės parametro a tikslioms vertėms apskaičiuoti buvo naudojamos kompiuterinės programos (Powder Cell, GSAS ir Topas 4.2), pagrįstos Le Bail ir Rietveld algoritmais. Karbido M₂₃C₆ kristalinės gardelės parametro a pokyčio kinetika sendinimo metu aprašyta taikant Johnson-Mehl-Avrami (JMA) dėsnį. Įvertinta plienų gardelės transformacijos aktyvacijos energija E, transformacijos greičio konstanta k ir Avrami komponentė n. Šie skaičiavimai leido sudaryti plienų 12X1MФ ir P91 struktūrinių parametrų pokyčių trukmės ir temperatūros priklausomumus, kurie gali būti naudojami šių plienų darbiniam būviui įvertinti.