Mikrostruktura i właściwości mechaniczne złącza spawanego stali 12HMF po długotrwałej eksploatacji; Microstructure and mechanical properties of welded joint of 12HMF steel after long-term service

Abstract

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych złącza spawanego stali 12HMF. Badany materiał pobrany został z rurociągu z obwodowym złączem spawanym po długotrwałej eksploatacji w temperaturze 490oC, ciśnieniu pary 8 MPa i czasie pracy 419 988 godzin. Przeprowadzone badania wykazały, że materiał rodzimy (stal 12HMF) charakteryzuje się po eksploatacji typową dla tego gatunku stali mikrostrukturą ferrytyczno-bainityczną z dominującym udziałem ferrytu quasipoligonalnego. W spoinie obserwo- wano mikrostrukturę bainityczną z pojedynczymi ziarnami ferrytu, natomiast mikrostruktura strefy wpływu ciepła była zróżnicowana: od bainitycznej w pobliżu linii wtopienia do drobnoziarnistej ferrytycznobanitycznej. Badania właściwości mechanicznych wykazały, że materiał rodzimy i spoina charakteryzowały się bardzo niską udarnością KV. Materiał rodzimy charakteryzował się również niższą od wymaganego minimum granicą plastyczności. Przeprowadzone badania wskazują, że główną przyczy- ną degradacji mikrostruktury badanego złącza były: wydzielanie i koagulacja węglików M2C, powstawanie stref przygranicznych zubożonych w wydzielenia oraz segregacja fosforu do granic ziaren.

Abstract

The paper presents the results of research on the microstructure and mechanical properties of a welded joint after long-term service. The investigated material was taken from a pipeline with circumferential welded joint after 419 988 h of service at the temperature of 490 oC and steam pressure of 8 MPa. Performed research has shown that the native material (12HMF steel) after service is characterized by a typical microstructure for this grade of steel, i.e. ferritic-bainitic microstructure with dominant amount of quasipolygonal ferrite. In the weld, however, a bainitic microstructure with single grains of ferrite was observed. Whilst the microstructure of the heat-affected zone was diverse: from the bainitic one near the line of fusion, to the fine-grained ferritic-bainitic one. The investigation of the properties has proved that the native mate- rial and the weld are characterized by very low impact strength KV. The native material was also characterized by the yield strength lower that the required minimum. Performed tests also show that the main causes of deg- radation of the microstructure of the examined joint were: precipitation and coagulation of M2C carbides, formation of precipitate depleted zones near the boundaries and segregation of phosphorus to grain boundaries.