Stanovení lomové houževnatosti potrubí z oceli ČSN 15 128 po provozní expozici pomocí instrumentované indentace

Andrea Klichová

Master's thesis

Assessment of fracture toughness of CSN 15 128 steel piping after service exposure using instrumented indentation testing

Abstract:

Cílem této diplomové práce je bližší výzkum lomových vlastností potrubí z žárupevné oceli 15 128 po dlouhodobé provozní expozici a ověření využití lomových vlastností k identifikaci creepového poškození. V teoretické části práce jsou uvedeny základní pojmy lomové mechaniky využívané k charakterizaci lomového chování materiálů, popis standardizovaného měření, metoda zjišťující lomové chování materiálů pomocí instrumentované indentace a informace o creepovém poškození oceli 15 128. V rámci experimentální činnosti této práce byly provedeny zkoušky lomové houževnatosti a vrubové houževnatosti, které byly dále doplněny studiem mikrostruktury pomocí světelné mikroskopie a lomových ploch pomocí SEM. Bylo zjištěno, že komponenty po provozní expozici vykazovaly nižší až střední stupeň creepového poškození s ojedinělým výskytem kavit. Analýza rozložení vměstků poukázala na hrubnutí precipitátů po provozní expozici, což mělo vliv na snížení vrubové a lomové houževnatosti. Fraktografickou analýzou byl zjištěn zvýšený výskyt hrubých vměstků na lomových plochách. Výsledky instrumentované indentace se značně liší od výsledků standardních zkoušek.

Abstract:

The purpose of this work is to investigate in more detail the fracture properties of 15 128 heat resistant steel pipe after long term service exposure and to verify the use of fracture properties to identify creep damage. The theoretical part of the thesis presents the basic concepts of fracture mechanics used to characterize the fracture behaviour of materials, a description of standardized measurements, a method to identify the fracture behaviour of materials using instrumented indentation, and information on creep damage of 15 128 steel. The experimental part of this thesis includes fracture toughness and impact toughness tests, which were further complemented by the study of microstructure using light microscopy and fracture surfaces using SEM. It was found that the components exhibited a lower to moderate degree of creep damage with isolated cavities after service exposure. Analysis of the inclusion’s distribution indicated coarsening of the precipitates after operational exposure, which had the effect of reducing the impact and fracture toughness. Fractographic analysis revealed an increased occurrence of coarse inclusions on the fracture surfaces. The instrumented indentation results differed significantly from the standard test results.

Keywords

vrubová houževnatost, lomová houževnatost, instrumentovaná indentace, ocel, creep, mikrostruktura, fraktografie

Keywords

impact toughness, fracture toughness, instrumented indentation, steel, creep, microstructure, fractography

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 28. 5. 2024
• Supervisor: Martin Négyesi
• Reader: Josef Hlinka

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Master programme / field:
Materiálové inženýrství / Progresivní technické materiály