Kierownik projektu: dr inż. Adam Zieliński

Zleceniodawca: Narodowe Centrum Nauki

Podstawowym wymogiem stawianym elementom konstrukcyjnym kotłów energetycznych jest długotrwała praca, określana również jako trwałość eksploatacyjna, zapewniająca niezawodną i bezpieczną pracę przy rzeczywistych parametrach temperaturowo-naprężeniowych układu oraz oddziaływaniu medium korozyjnego – pary wodnej i spalin o zróżnicowanym stopniu agresywności. Stale przeznaczone do budowy urządzeń instalacji energetycznych, ciepłowniczych i petrochemicznych muszą zatem charakteryzować się w długim okresie czasu wymaganą odpornością na odkształcenia plastyczne w warunkach współdziałania czynników mechanicznych, korozyjnych i aktywowanych cieplnie. W praktyce czas bezpiecznej eksploatacji jest głównym wskaźnikiem ilościowym związanym z trwałością elementów kotła, którego nowoczesność wyznacza wysoka sprawność oraz niska emisja szkodliwych substancji.

W projekcie przedstawiono badania stali HR3C oraz stopu Inconel 617 i ich jednoimiennych złączy spawanych rekomendowanych do pracy w podwyższonej i wysokiej temperaturze.

Główne osiągnięcia zrealizowanego projektu to:

• Identyfikacja mechanizmów pełzania w zakresie temperatury 600-8000C austenitycznej stali HR3C i stopu niklu Inconel 617.
• Opracowanie charakterystyk czasowej wytrzymałości na pełzanie materiałów podstawowych, jak i ich złączy spawanych.
• Charakterystyki zmian mikrostruktury i właściwości mechanicznych badanych materiałów zachodzących wskutek długotrwałego oddziaływania podwyższonej i wysokiej temperatury.
• Opracowanie narzędzi (zestawu metod badawczych) do oceny trwałości eksploatacyjnej badanych materiałów.
• Opracowanie modelu pełzania badanych materiałów do prognozowania czasu bezpiecznej eksploatacji.

Złożoność zagadnień związanych z wyznaczaniem trwałości eksploatacyjnej stała u podstaw powyższego projektu. Założono bowiem, że szczegółowa analiza zmian mikrostruktury, właściwości mechanicznych oraz zastosowanie metod ilościowej analizy obrazu mikrostruktury badanych materiałów w stanie wyjściowym oraz po długotrwałym oddziaływaniu podwyższonej temperatury, umożliwia zastosowanie badań nieniszczących w szacowaniu czasu bezpiecznej eksploatacji badanych materiałów.

Omówiony sposób oceny stanu materiału i jego trwałości eksploatacyjnej w przydatności do eksploatacji z prognozą czasu bezpiecznej pracy został wykorzystany i zweryfikowany w praktyce. Dotyczyło to głównie oceny stanu wyjściowego gotowych elementów kotłów budowanych w kraju na nadkrytyczne parametry pracy oraz elementów modernizowanych bloków, w których zastosowano stale nowej generacji.