KódSP2012/106
Název projektuStudium mikrostruktury progresivních modifikovaných žárupevných ocelí po svařování a po dlouhodobé teplotní expozici ocelí
ŘešitelSchwarz Drahomír doc. Ing., CSc.
Školitel projektu
Období řešení projektu01.01.2012 - 31.12.2012
Předmět výzkumuPožadavky na zvyšování účinnosti a snižování nákladů na energetická zařízení směřují k vývoji progresivních feritických modifikovaných ocelí s vyšší žárupevností a lepší svařitelností ve srovnání s dosud používanými klasickými ocelemi na bázi Cr-Mo-V. Žárupevné vlastnosti progresivních modifikovaných ocelí jsou určovány hlavně jejich chemickým složením a mikrostrukturou. Chemické složení těchto ocelí má zásadní vliv na výslednou mikrostrukturu, která záviosí na tepelném zpracování a dále se vyvíjí v podmínkách vysokoteplotní expozice. Nezbytným předpokladem pro další úspěšný vývoj progresivních modifikovaných žárupevných ocelí jsou proto základní znalosti o vývoji mikrostruktury, zpevňujících a degradačních mechanizmech působících během vysokoteplotní expozice . Předmětem výzkumu bude vyhodnocení mikrostrukturního stavu základních materiálů včetně homogenních a heterogenních svarových spojů progresivní modifikované žáropevné oceli po dlouhodobé vysokoteplotní expozici. Na základě získaných znalostí o mikrostrukturním vývoji modifikované žárupevné oceli budou definovány nové vědecké poznatky. Dále budou zpracovány další doporučení pro využití nových poznatků při dalším vývoji modifikovaných žárupevných ocelí.
Požadavky na technickou bezpečnost jaderných elektráren se promítá do vyšších požadavků
na svarové spoje. Zejména se jedná o svarové spoje primárního okruhu jaderných elektráren, které spadají pod dikci vyhlášky 309/2005 sb., předpisu NTD A. S. I. a dalších platných předpisů. Tyto předpisy zpřísňují požadavky a rozšiřují spektrum zkoušek svarových spojů. Z hlediska pohledu na tyto spoje je žádoucí sledovat vliv vneseného tepla při svařování na jejich degradaci a tím i životnost.
Další oblastí výzkumu je aplikace zrn karbidu wolframu na plochy těžebních a stavebních součástí strojů namáhaných extrémní adhezí a abrazí. Na mechanické vlastnosti návarů má zásadní vliv metoda navařování a vnesené teplo při navařování. Při nepříznivých podmínkách může dojít
ke snížení otěruvzdornosti návarů a tím i snížení plánované životností dílce.
Předmětem výzkumu bude vyhodnocení mikrostrukturního stavu a tvrdostí (mikrotvrdostí) svarů a návarů v oblastech svarového kovu, tepelně ovlivněné oblasti a základních materiálů a jejich posouzení vlivu na degradaci a životnost. Na základě získaných znalostí budou optimalizovány postupy svařování a navařování s cílem dosažení požadovaných vlastností svarů a návarů.
Členové řešitelského týmuprof. Ing. Ivo Hlavatý, Ph.D.
Ing. Jindřich Kozák, Ph.D.
Bc. Radka Muchová
Bc. Ondřej Palička
Bc. David Scheffczik
doc. Ing. Drahomír Schwarz, CSc.
doc. Ing. Drahomír Schwarz, CSc.
Ing. Martin Sondel, Ph.D.
Ing. Radek Sztefek
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Výstupy výsledků projektu
Výsledky publikovány v odborných časopisech All For Power a Konstrukce.
Výsledky projektu prezentovány na odborných konferencích např. Nové materiály, technologie a zařízení pro svařování - Ostravice, Svařovací den - Hněvkovice, Techmat – Svitavy, Promatten - Vidly a Inovatívne technológie vo zváraní a NDT – Kálnica (Slovensko).
Výstupy budou využity v diplomových pracích a doktorských pracích studnetů řešitelského týmu. Mikrostruktura svarových spojů a základního materiálu modifikované žárupevné oceli po dlouhodobé vysokoteplotní expozici bude hodnocena metodami optické a elektronové mikroskopie. Pro studium mikrostruktury na elektronovém mikroskopu budou použity extrakční uhlíkové repliky a tenké kovové folie. Pomocí strukturně fázové analýzy budou identifikovány jednotlivé typy minoritních fází. Disperze precipitátů bude hodnocena metodami obrazové analýzy pomocí softwaru MicroImage a Corel Draw. Na tenkých kovových foliích bude stanovena hustota dislokací. Mikrostruktura materiálů bude hodnocena následujícími mikrostrukturními parametry:
- hustota dislokací,
- středním ekvivalentním průměrem částic,
- počtem částic na jednotku objemu,
- efektivní vzájemnou vzdáleností částic.
Pro stanovení hudtoty dislokací bude použito Hamovy metody. Efektivní střední vzájemná vzdálenost částic (lambda effective) bude vypočtena podle modelu plošného čtvercového uspořádání částic podle Ashbyho. Na základě charakteristik mikrostruktury budou definovány závislosti mezi mikrostrukturou a mechanickými vlastnostmi včetně meze pevnosti při tečení.
Na svarové spoje oceli 08Ch18N10T pro jadernou energetiku, jsou kladeny vyšší nároky, z hlediska zkoušení i legislativy. K vyšším požadavkům patří zkoušky mezikrystalické koroze a měření mikrotvrdostí ve svaru a tepelně ovlivněné oblasti. Posouzením vybraných míst měření mikrotvrdostí a studiem struktur pomocí optické a elektronové mikroskopie, lze definovat možné problémy s dlouhodobou životností uváděných spojů.
Další oblastí výzkumu je aplikace návaru wolframu karbidu na extrémně namáhané díly dobývacích a stavebních strojů. V tomto případě je nutné sledovat přilnavost velkých zrn wolframu karbidu k povrchu součásti. Výzkum této vazby bude prováděn pomocí optické a elektronové mikroskopie, měřením tvrdostí a mikrotvrdostí v návaru a tepelně ovlivněných oblastech.
Cíle projektu:
Cílem grantového projektu je posoudit mikrostrukturu základního materiálu, homogenních a haeterogenních svarových spojů progresivních modifikovaných žárupevných ocelí po dlouhodobé vysokoteplotní expozici v reálných podmínkách energetického zařízení.
Na základě výsledků optické a elektronové mikroskopie a zajištěných charakteristik mikrostruktury budou definovány závislosti mezi mikrostrukturou a mechnickými vlastnostmi základního materiálu, homogenních aheterogenních svarových spojů. Tyto závislosti umožní predikci mechanických vlastností a žárupevnosti svarových spojů během další vysokoteplotní expozici. Dále budou definovány nové vědecké poznatky a zpracována doporučení pro využití nových pozntaků při vývoji modifikovaných žárupevných ocelí.
Dalším cílem je sledování změny mikrostruktury svarových spojů po svaření a po dlouhodobé teplotní expozici. Tyto změny mikrostruktury budou dále posuzovány vzhledem k degradaci mechanických vlastností svarových spojů a tím omezení životnosti na tepelných elektrárnách. Dále definování vlivu vneseného tepla na vlastnosti návaru s wolfram karbidovými zrny.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia0,-0,-
3. Materiálové náklady15000,-24316,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek15000,-0,-
5. Služby110000,-144074,-
6. Cestovní náhrady20000,-1610,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory10000,-0,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady170000,-
Uznané náklady170000,-
Celkem běžné finanční prostředky170000,-170000,-

© 2019 VŠB-TU Ostrava