Fracture Toughness and Crack Resistance of Steam Pipeline Steel in Initial and Used States

Abstract

Premature fracture of steam pipelines from 14MoV6 3 steel designed for 1000,000 h service life at 540°C has been studied. Test specimens are manufactured from steel in the initial state and after 117 h of operation. Application of the local approach to fracture and the metallographic analysis, in addition to classical methods (tensile, crack resistance, and fatigue strength tests), provided a more precise evaluation of steel properties degradation due to elevated temperatures and stresses. Urgency of further development of the local approach to predicting material fracture after long-term operation at high temperatures has been substantiated.

Исследуется проблема преждевременного разрушения паропроводов (сталь 14MoV6 3) с расчетным ресурсом 100 тыс. ч при температуре 540°С. При изготовлении экспериментальных образцов использовалась сталь в исходном состоянии и после 117 тыс. ч эксплуатации. Применение локального подхода механики разрушения и металлографического анализа наряду с классическими методами (испытания на растяжение, трещиностойкость, усталостную прочность) позволило более точно оценить деградацию свойств стали под действием высоких температур и напряжений. Обоснована необходимость дальнейшего развития локального подхода к прогнозированию условий разрушения материалов при длительной эксплуатации в условиях высоких температур.

Досліджується проблема передчасного руйнування паропроводів (сталь 14MoV6 3) із розрахунковим ресурсом 100 тис. год за температури 540оС. При виготовленні експериментальних зразків використовувалася сталь у первинному стані та після 117 тис. год експлуатації. Використання локального підходу механіки руйнування і металографічного аналізу поряд із класичними методами (випробування на розтяг, тріщиностійкість, міцність від утомленості) дозволило більш точно оцінити деградацію властивостей сталі під дією високих температур і напружень. Обгрунтовано необхідність подальшого розвитку локального підходу до прогнозування умов руйнування матеріалів при тривалій експлуатації в умовах високих температур.