Abstract
The effect of long-term operation at a temperature of 515°C on the structure and properties of steel 08Cr16Ni11Mo3 (grade 316) is studied. Data on the structure and phase composition of the steel were obtained using optical and scanning electron microscopy. The phase composition of steel in the equilibrium state was determined by thermodynamic modeling in the FactSage software package. As a result of the study, it was found that there are the structure changes with the formation of secondary phases initiated by the precipitation of elements with limited solubility from the supersaturated solid solution during operation at a temperature of 515°C for 195 000 hours in steel 08Cr16Ni11Mo3 (grade 316). The presence of the following secondary precipitates in the structure of the solid solution of austenite was revealed: carbide of the М23С6 type (M — Cr, Mo), ferrite (α), intermetallic phases. Based on a comparison of the thermodynamic modeling data and the experimental determination of the phase composition, it was found that the structure of steel is close to equilibrium. The results of static tensile tests have shown that a change in the phase composition during heat aging leads to embrittlement of steel, i. e. a decrease in ductility. In general, the mechanical properties of the material in the state after operation are close to the original ones. The tensile strength at room temperature is 5 % higher than the initial one, and in the range of elevated temperatures of 350 – 600°С it is 5 –10 % lower than the initial level. The yield strength at temperatures of 20, 500 and 600°С after operation increases by 5 –10 % of the initial level, and at temperatures of 350 and 550°С it practically does not change. In the temperature range 350 – 600°C, the ductility values of steel 08Cr16Ni11Mo3 (grade 316) decrease by 5 –17 % from the initial level. The main contribution to the change in the mechanical characteristics of steel is made by secondary precipitates of carbide and intermetallic phases.
Highlights
В работе исследовано влияние длительной эксплуатации при температуре 515°С на структуру и свойства стали марки 08Х16Н11М3
The phase composition of steel in the equilibrium state was determined by thermodynamic modeling in the FactSage software package
the structure changes with the formation of secondary phases initiated by the precipitation of elements
Summary
Аустенитная хромоникельмолибденовая сталь марки 08Х16Н11М3 применяется в качестве конструкционного материала для изготовления высокотемпературного оборудования и трубопроводов реакторных установок (РУ) на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем [1– 2]. При этом работоспособность изделий на протяжении всего срока службы обеспечивается сохранением требуемого уровня механических свойств конструкционных материалов в условиях изменения структуры. Фактическое состояние материала является определяющим при подтверждении результатов прогнозирования механических свойств и основным показателем возможности дальнейшей эксплуатации оборудования. Цель настоящей работы — исследование изменений структуры и ее влияния на механические свойства стали марки 08Х16Н11М3 после длительной высокотемпературной эксплуатации в составе теплообменного оборудования. Исследование изменений структуры и механических свойств выполнено на металле корпусов основного (ОП) и промежуточного (ПП) пароперегревателей — модулей парогенератора реакторной установки на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем после эксплуатации при температуре 515°С в течение 195 000 ч. Средние значения механических свойств стали марки 08Х16Н11М3 в исходном состоянии представлены в Табл. 2. Средние значения механических свойств стали марки 08Х16Н11М3 в исходном состоянии. Исследования механических свойств при испытаниях на статическое растяжение проводились на пятикратных образцах с диаметром рабочей части 6 мм по методике ГОСТ 1497-84 при комнатной температуре и ГОСТ 9651-84 при повышенной температуре
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
