Application of nickel superalloys on castings for conventional energy equipment items

• Autorzy: Pirowski Z.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie nadstopow niklu na odlewy elementow konwencjonalnych urzadzen energetycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The actions that can mitigate the adverse effects of various energy crises are continuous improvements in the efficiency of power generation plants. This can be achieved by carrying out the processes at an always higher temperature and pressure, and in a more aggressive environment than the parameters used so far. Such requirements cannot be satisfied any longer by the iron-based alloys, even the best ones. Therefore, multi-component alloys based on nickel and cobalt start to be the materials of choice. On the other hand, new materials of higher performance life are searched for all the time. Jointly with its American partners, the Foundry Research Institute in Krakow carries out the research works which, among others, aim at the conversion of both material and techno-logy from structures forged and welded in nickel superalloys to cast elements for operation under the most demanding conditions of the power plants of a new generation. A part of the research is done under an “A-USC - NICKEL” American programme, to participation in which the Foundry Research Institute has been invited. Within this programme, the initial studies have already been carried out to master the technique of melting and casting the Inconel 740 alloy and preliminary material testing has been performed on the ready castings. It has been stated, among others, that with the temperature increase, particularly above 700°C, this alloy when used as a cast material is characterised by a definitely less drastic decrease of tensile strength than the same alloy subject to plastic forming.

PL

Elementem mogącym łagodzić skutki różnych kryzysów energetycznych jest ciągłe zwiększanie sprawności urządzeń energetycznych. Można to uzyskać prowadząc procesy technologiczne w coraz wyższej temperaturze, ciśnieniu i agresywniejszym środowisku niż stosowane dotychczas. Takim wymogom nie mogą sprostać już stopy na bazie żelaza, nawet najlepsze z nich pod tym względem. Sięga się tu po wieloskładnikowe stopy na bazie niklu i kobaltu. Powstają wciąż nowe tworzywa o coraz większej trwałości eksploatacyjnej. Instytut Odlewnictwa w Krakowie wspólnie z partnerami amerykańskimi prowadzi prace badawcze, których celem jest między innymi dokonanie konwersji materiałowej i technologicznej konstrukcji kuto-spawanych wykonywanych z nadstopów niklu, na elementy odlewane z przeznaczeniem do pracy w najtrudniejszych warunkach eksploatacyjnych urządzeń energetycznych nowej generacji. Jest ona realizowana między innymi w ramach amerykańskiego programu „A-USC – NICKEL”, do prac, w którym został zaproszony Instytut Odlewnictwa. W ramach tych prac wykonano już wstępne badania polegające na opanowaniu techniki topienia i odlewania stopu Inconel 740 oraz przeprowadzono wstępne badania materiałowe wykonanych odlewów. Stwierdzono między innymi, że ze wzrostem temperatury, zwłaszcza powyżej 700°C, stop ten, jako stop odlewniczy wykazuje zdecydowanie mniejszy spadek wytrzymałości na rozciąganie niż analogiczny stop przerabiany plastycznie.

Słowa kluczowe

EN

cast nickel superalloy; manufacturing technique; mechanical property; microstructure; dispersion hardening; energy; power plant; new generation

• Wydawca: -
• Czasopismo: Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa
• Rocznik: 2011
• Tom: 11C
• Opis fizyczny: p.246-255,fig.,ref.

Twórcy

autor

Pirowski Z.

• Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Street, 31-418 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Z. Pirowski: Nikiel i jego stopy specjalnego przeznaczenia; monografia; Instytut Odlewnictwa; in print.
• 2. B. A. Baker, G. D. Smith: Corrsion Resistance of Alloy 740 as Superheater Tubing in Coal- Fired Ultra-Supercritical Boilers, Special Metals Corporation.
• 3. E. Rusin: Dobór parametrów obróbki cieplnej nadstopu niklu typu Inconel 740 w celu uzyskania odpowiedniej morfologii wydzieleń dyspersyjnych; Uniwersytet Pedagogiczny; Kraków 2010; praca magisterska realizowana w Instytucie Odlewnictwa.
• 4. M. Blicharski: Inżynieria materiałowa – stal; WNT; Warszawa 2004.
• 5.K. Przybyłowicz: Metaloznawstwo; WNT; Warszawa 2007.
• 6. Z. Pirowski: Zwiększenie odporności na zużycie erozyjne dwufazowego staliwa Cr-Ni przez dodatek azotu i innych pierwiastków międzywęzłowych; Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji. Komisja Budowy Maszyn PAN Oddział w Poznaniu; vol. 26; nr 1; s. 1005- 121; Poznań 2008.
• 7. Z. Stefański, Z Pirowski i inni: Próby technologiczne wykonywania odlewów ze stopów niklu; Praca statutowa Instytutu Odlewnictwa; Zlec. 3671/00; Kraków 1995.
• 8. J. M. Svoboda: Nickel and Nickel Alloys; ASM Handbook - Casting; vol. 15; 10th Edition; ASM Metals Park; Ohio 1993; pp. 815-823.
• 9. L. L. Faulkner: Nickel Alloys; Edited by Ulrich Heubner; Marcel Dekker Inc.; New York – Basel 1998.
• 10. Stainless Steel World. Internet materials: http://www.stainless-steel-world.net/pdf/11022.pdf.
• 11. A. Onoszko, K. Kubiak, J. Sieniawski: Turbine blades of the single crystal nickel based CMSX-6 superalloy; Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering; vol. 32, 2009; pp. 66-69.
• 12. L.A. Dobrzański: Materiały metalowe. Stopy niklu i kobaltu; IMIiB; Gliwice 2007.
• 13. J. Ericsson i inni: High – Temperature Materials in Gas Turbines,; Elsevier SC. Public. Comp.; Amsterdam 1974; s. 315-340.
• 14. L. Swadźba, M. Śnieżek i inni: Żarowytrzymałe stopy, obróbka cieplna oraz powłoki ochronne stosowane na elementy turbin gazowych; SECO/WARWICK; VII Seminarium Szkoleniowe „Nowoczesne trendy w obróbce cieplnej”; Świebodzin 3003.
• 15. Advanced Materials and Coatings for Combustion Turbines; Ed. V. P. Swaminathan and N. S. Cheruwu; Prop. of ASM 1993 Materials Congress, Materials Week’93; Pitsburg 1993.
• 16. Pirowski Z., Gościański M.: Construction and technology of production of casted shared for rotating and fi eld ploughs: TEKA Commission of Motorization and Power Industry in Agriculture Lublin University of Technology the Volodymir Dahl East-Ukrainian National University of Ługańsk: 2009; v. IX; s. 231-239.
• 17. Bibus Metals; Oferta handlowa; Internet materials: http://www.bibusmetals.pl/?k=strony_p &m=78&ns=19&pns=19.
• 18. High-temperature, high-strength. Nickel base alloys; Nickel Development Institute; 1995 Suplement; N° 393; Internet materials: http://www.stainless-steel-world.net/pdf/393.pdf.
• 19. Special Metals Corporation, Huntington, West Virginia, USA; Oferta handlowa; Internet materials: http://www.specialmetals.com/products/index.php.
• 20. CASTI Metals Red Book. Nonferrous Metals; Fourth Edition; CASTI Publishing Inc.; Edmonton 2003.
• 21. Stainless Foundry & Engineering, Inc.; Oferta handlowa; Internet materials: http://www. stainlessfoundry.com.
• 22. Gina Advanced Materials Co., Ltd; Oferta handlowa; Internet materials: http://www.gina. com.cn/en/pro/en_pro1_3.asp.
• 23. F. R. N. Nabarro, H. L. de Villiers: The Physics of creep; CRC Press; 1995.
• 24. J. R. Davis: ASM Specialty Handbook: nickel, cobalt and their alloys; ASM International 2000.
• 25. M. J. Luton: Abstract of Conference High Temperature Alloys for Gas Turbines; Liege 1986.