The evaluation of reheat cracking susceptibility in CrMoV turbine rotor steel was performed using thermally simulated heat affected zones. The examinations were carried out in terms of microstructural characterization, microhardness measurement and a Charpy type notch opening three point bend test. It was found that reheat cracking susceptibility increased as the peak temperature increased. This effect was due to the combined effects of the carbide dissolution and unrestricted grain growth at 1350.deg. C peak temperature. Reheat cracking susceptibility was estimated based on microhardness measurement and prior austenite grain size. It was established that for this particular material, reheat cracking in coarse grained heat affected zone can be eliminated if the microhardness is below about 360DPH and the grain size is below about 30.mu.m. It is evident that reheat cracking susceptibility can be eliminated or reduced by carefully controlling the welding parameters such that a refined structure is produced in the coarse grained heat affected zone.
The rotating bending fatigue tests were performed using the specimens taken from Cr-Mo-V steel, widely sued in thermal power plant turbines, at various temperatures such as room temperature, 300 .deg. C, 425 .deg. C and 550 .deg. C. The characteristics of fatigue crack propagation were examined and analyzed by using fracture mechanics parameter. The plastic replica method was also applied in order to measure the crack length on the basis of serial observation of fatigue crack propagation behavior on the defected specimen surface. The fatigue crack propagation behavior of Cr-Mo-V steel was investigated within the frame work of elastic-plastic fracture mechanics. The propagation law of fatigue crack is obtained uniquely by using the term .sigma. $^{n}$ sub a/where .sigma. $_{a}$ is the service stress, a is the crack length and n is a constant. The values of constant n are nearly equal to 2.48, 2.60 and 8.61 at room temperature, 300 .deg. C and 425 .deg. C.
Heat treatment condition for dissolution of the M23C6 carbides in 2.25Cr-1Mo-V-Ti material for thermal power plant tube was investigated using a dilatometer method. 2.25Cr-1Mo-V-Ti material was heat-treated at $900{\sim}1,100^{\circ}C$ for 0, 10, 30 min to find the proper dissolution condition of M23C6 carbides. The phase identification and volume fraction of the carbide were measured by using OM, SEM, EBSD and TEM analysis. Optimal heat treatment condition of M23C6 carbide dissolution was selected by predicting dissolution temperature of carbide using Bs points appeared at dilatometer curve. Experimental results showed that the conditions of carbide dissolution was 900, 1,000, $1,100^{\circ}C$ for 30 min. Eventually, the optimal heat treatment condition for dissolution was 30 min at $1,000^{\circ}C$ considering the minimum coarsening of Austenite grain size.
Cr-Mo-V steel is widely used as a material for the turbine structural component in fossil power plants. It is well known that this material shows the various material degradation phenomenons such as temper embrittlement, carbide coarsening. and softening etc. or ins to the severe operation conditions as high temperature and high pressure. These deteriorative factors cause tile change of mechanical properties as reduction of fracture toughness. Therefor it is necessary to evaluate tile extent of degradation damage for Cr-Mo-V steel in life assessment of turbine structural components. In this paper. the electrochemical potentiokinetic reactivation(EPR) test in $50wt%-Ca(NO_3)_2$ solution is performed to develop the newly technique for degradation damage evaluation of Cr-Mo-V steel. The results obtained from the EPR test are compared with those in small punch(SP) tests recommended by semi-nondestructive testing method using miniaturized specimen. The evaluation parameters used in EPR test are tile reactivation current density$(I_R)$ and charge$(Q_{RC})$ reactivation rate$(I_R/I_{Crit},\;Q_R/Q_{Crit})$. The results suggest that $I_R/I_{Crit}$ in these parameters shows a good correlation with SP test results.
일반적으로 화력발전 터빈 로터나 케이싱과 같이 고온 고압에서 운전되는 설비의 경우 크리프 및 피로 손상이 주된 손상기구로 알려져 있다. 터빈 설비의 수명을 정확하게 예측하기 위해서 크리프 및 피로 손상 기구를 복합적으로 고려해야 하지만 500MW 급 대용량 터빈 설비의 경우 기저 부하를 담당하기 때문에 기동횟수가 많지 않고 고온에서 장시간 동안 안정적인 운전을 하므로 잔여수명을 결정할 때 크리프 수명을 주로 사용한다. 국내에서 20 년 넘게 운전되고 있는 대용량 터빈의 경우 대부분 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 성분이 포함한 재료로 되어 있다. 본 논문에서는 대용량 터빈의 크리프 수명을 예측하기 위하여 1Cr1Mo1/4V 터빈 로터강에 대한 크리프 손상 모델을 제안하고자 한다.
Material degradation should be considered to assess integrity and residual life of high temperature equipments. However, the property data reflecting degradation are not sufficient for practical use. In this study, mechanical properties of 1Cr-1Mo-0.25V casting steel generally used for turbine casing were measured and variation of microstructure was observed. Degradation was simulated by isothermal heat treatment.
K.S. Ryu;S.H. Nahm;Kim, Y.I.;K.M. Yu;Kim, Y.B.;Cho, Y.;D. Son
Journal of Magnetics
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제6권1호
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pp.27-30
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2001
We present a new procedure to evaluate the residual life of 1Cr-1Mo-0.25V steel from reversible magnetic permeability. The method is based on the existence of first harmonics in the differential magnetization around the coercive force. The apparatus is based on the detection of the voltage induced in a coil using a lock-in amplifier tuned to the frequency of the exciting coil. Results obtained for the first harmonics and Vickers hardness on aged samples show that the peak interval of reversible permeability and Vickers hardness decrease as aging time increases. The correlation between Vickers hardness and the peak interval of the reversible permeability may be used to evaluate the residual life of 1Cr-lMo-0.25V steel, nondestructively.
This paper deals with the effect of coating layer on the fatigue strength of TiN coated 1Cr-1Mo-0.25V steel prepared by using the arc ion plating (AIP) process, in which it was characterized by the presence of extractor grid (ion filter). The rotary bending fatigue tests were carried out under room air conditions, and the fatigue crack initiation and growth bwhavior were observed by using plastic replica method. As experimental results, it was found that the obvious improvement of fatigue life at lower stress region was confirmed in TiN coated specimen processed with ion filter. It was also exlained that the increase of fatigue life in the case of an improved AIP process with ion filter was attributed to the retardation of crack initiation of the substrate surface due to hard coating layer, more densly formed with the reduced size and density of droplets.
고온에서 사용중인 터빈 로터의 안전성을 평가하기 위해서는 열화된 재료의 물성이 필요하다. 실제로 발전소에서 사용되고 있는 열화도가 다른 로터강을 종류별로 입수하기가 어렵기 때문에, 터빈 로터재로 널리 사용되고 있는 1Cr-1Mo-0.25V 강으로 인공열화 시료를 제작하였다. 실제로 사용된 재료의 미세조직과 유사한 미세조직을 갖는 시료를 얻기 위하여 실제 사용온도보다 높은 $630^{\circ}C$의 등온에서 열처리시간을 다르게 하여 열화도가 다른 7종류의 시료를 얻었다. 열화도를 비파괴적으로 평가하기 위하여 상온에서 측정한 보자력을 이용하였다. 열화도의 증가에 따라 경도와 보자력은 감소하였는데, 이 원인을 미세조직 및 EPMA 분석에 의해 구명하였고, 경도와 보자력과의 상관관계를 만들어 비파괴적으로 열화도를 평가할 수 있는 기초를 마련하였다.
Power plant boiler is one of the most important utilities providing steam to turbine in thermal power plant. It is composed of thousands of boiler tubes for high efficient heat transfer. Boiler tube material is used in such high temperature and pressure as $540^{\circ}C$, $170kg/mm^2$. The boiler tube material is needed to resist corrosion damage, creep damage and fatigue damage. 2.25%Cr-1Mo steel is used for conventional boiler tubes. In these days steam temperature and pressure of the power plant became higher for high plant efficiency. So, the material property of boiler tube must be upgraded to meet the plant property. Several boiler tube material was developed to meet such condition. X20CrMoV12.1 steel is also developed in early 1980's and used for superheater and reheater tubes in supercritical boilers. The material has martensitic structure, which is difficult to evaluate the material degradation. Boiler tube material at severe condition was tested to evaluate long term and short term degradation and creep. Through long term and high temperature degradation test, lath structure was decreased and recrystallization has been proceeded by sub-crystal. And in this research the effect of temperature and stress on boiler tube characteristic,for example, deformation by creep was changed rapidly at relatively high temperature and stress because creep was affected easily by temperature and stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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