Μελέτη αστοχίας σωλήνα από χάλυβα ερπυσμού
Failure analysis of creep-resistant steel tube
Keywords
Μελέτη αστοχίας ; Φαινόμενο ερπυσμού ; Χάλυβες ερπυσμού ; Χρωμιο-μολυβδαινιούχοι χάλυβες ; Χάλυβας P22 ; Ναυπηγικά υλικά ; Δίκτυα ατμού ; Ναυτικοί ατμολέβητες ; Κύκλος RankineAbstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά τη μηχανική αστοχία ενός αγωγού από χάλυβα ερπυσμού που αποτελεί μέρος ενός δικτύου υπέρθερμου ατμού. Δια μέσου των τεσσάρων κεφαλαίων στα οποία αυτή χωρίζεται, παρέχεται μια πλήρης έκθεση σχετικά με τη συμπεριφορά των χαλύβων ερπυσμού, δίνοντας έμφαση στους χρωμιο–μολυβδαινιούχους. Αρχικά το θεωρητικό υπόβαθρο εστιάζει στα δίκτυα ατμού και τους ναυτικούς ατμολέβητες, καθώς οι χάλυβες ερπυσμού προορίζονται για χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες. Στη συνέχεια γίνεται αποδόμηση του φαινομένου του ερπυσμού και των χαρακτηριστικών των χαλύβων αυτού του τύπου. Με γνώμονα τόσο τα αμερικάνικα όσο και τα ευρωπαϊκά πρότυπα, αναλύεται μεταξύ άλλων η συγκολλησιμότητά τους και οι απαιτήσεις που τους αφορούν.
Με στόχο τη βαθύτερη κατανόηση του αντικειμένου, εμπεριέχεται η βιβλιογραφική επισκόπηση δύο επιστημονικών άρθρων σχετικών με τους χάλυβες ερπυσμού. Έπειτα, στην πειραματική διαδικασία σκιαγραφείται η προετοιμασία των δοκιμίων και παρατίθεται ο εργαστηριακός εξοπλισμός που αξιοποιείται σε κάθε βήμα. Καταγράφονται με ακρίβεια οι εργαστηριακές δοκιμές που διεξάγονται, οι οποίες περιλαμβάνουν χημικό, μηχανικό, μεταλλογραφικό και μικροσκοπικό έλεγχο των δοκιμίων που παρασκευάστηκαν. Οι απόρροιες των προαναφερθέντων δοκιμών παρουσιάζονται και ερμηνεύονται εκτενώς, με στόχο την απόφανση ως προς την αιτία αστοχίας του αγωγού.
Abstract
This diploma thesis investigates the mechanical failure of a creep–resistant steel pipeline that is part of a superheated steam network. Through the four chapters into which it is divided, a comprehensive report is provided on the behaviour of creep–resistant steels, with an emphasis on chromium–molybdenum alloys. Initially, the theoretical background focuses on steam networks and marine steam boilers, as creep–resistant steels are intended for use at high temperatures. The creep deformation phenomenon and the characteristics of this type of steels are then elucidated. Based on both American and European standards, the weldability of creep–resistant steels and related requirements are, among other aspects, analysed.
With the intension of gaining a deeper understanding on the matter, the literature review of two scientific articles related to creep–resistant steels is included. Subsequently, the case study outlines the preparation of the specimens and the laboratory equipment utilized in each step is listed. The laboratory tests conducted are accurately recorded, including chemical, mechanical, metallographic, and microscopic examinations of the prepared specimens. The results of these tests are presented and extensively interpreted, with the aim of determining the cause of the pipe's failure. The laboratory tests carried out are thoroughly expounded, which include chemical, mechanical, metallographic and microscopic examination of the specimens prepared. The results of the aforementioned tests are presented and interpreted extensively, aiming to determine the cause of the pipeline failure.