Technologie výroby a chemicko tepelného zpracování táhla do regulačních prvků parní turbíny se zvýšenými kvalitativními vlastnostmi

0584039 - ÚT 2024 RIV CZ cze Z - Poloprovoz, ověřená technologie, odrůda/plemeno
Červenka, D. - Fajt, J. - Kesl, M. - Pechová, Andrea - Štěpánek, Ivo - Štěpánová, Lucie
Technologie výroby a chemicko tepelného zpracování táhla do regulačních prvků parní turbíny se zvýšenými kvalitativními vlastnostmi.
[The technology of production and chemical heat treatment drew steam turbines into the control elements with increased quality properties.]
Interní kód: OT001/2022/30 ; 2022
Technické parametry: Ověřená technologie popisuje způsob výroby táhla a to z pohledu provázanosti výroby výkovku s proložením vybranými a prověřenými způsoby tepelného zpracování pro dosažení homogenity strukturního a chemického složení a po realizaci procesů kování z pohledu navazujícího tepelného zpracování pro normalizaci struktury a realizaci tepelného zpracování zušlechtěním na požadovanou tvrdost s dosažením odpovídajících mechanických vlastností a s dosažením co nejnižšího vnitřního pnutí. Technologie specifikuje homogenizační žíhání při teplotě 1 230 st. C po dobu 10 hodin a po procesu kování normalizační žíhání při teplotě 1 050 st. C. Finalizaci vlastností určuje následné zušlechtění při teplotě 1 040 st. C v olejové lázni. Vzhledem ke specifičnosti rozměrových charakteristik dále technologie popisuje výrobu táhla z polotovaru výkovku s proložením tepelným zpracováním v krocích pro minimalizaci vznikajícího vnitřního pnutí a tím zabránění deformace. Žíhání pro snižování pnutí je realizováno při teplotě 670 st. C po dobu 6 hodin. Takto připravený produkt je následně finálně doupravený povrchově s využitím chemicko tepelného zpracování ve vazbě na předchozí vzniklou strukturu a chemické složení korelující s jakostí materiálu žárupevné oceli pro dosažení vysoké efektivity difúzních procesů a na základě řízení nastavených a prověřených parametrů průtoku procesních plynů a průběhu teplotních podmínek v celém procesu chemicko tepelného zpracování je dosaženo adekvátních difúzních hloubek a odpovídající povrchové tvrdosti s homogenitou rozložení přes hloubku difúzní vrstvy. Dosažené tvrdostní charakteristiky a hloubka difuzní vrstvy je v korelaci s požadavky provozního odolnosti a stability kvalitativních vlastností v provozních podmínkách pro dlouhodobé využití. Výsledný produkt byl podroben zkoušce mechanického zatížení v povrchových vrstvách a provedeno vyhodnocení adhezivně kohezivního chování a křehkolomových vlastností s výsledkem tvorby tvárného porušení bez výrazného podílu křehkého porušení. Byly prověřeny vlastnosti v povrchových vrstvách s plošným a hloubkovým rozlišením s dosažením výsledku povrchové tvrdosti 1 050 HV a hloubky difúzní vrstvy 235 mikrometrů s homogenním rozložením tvrdosti přes celou hloubku s následným pozvolným poklesem v rozsahu 50 mikrometrů na hodnotu tvrdosti základního materiálu. Ověřená technologie vznikla v přímé souvislosti s řešením projektu č. CZ.01.1.02/0.0/0.0/19_262/0020161 - Optimalizace vybraných povrchových úprav žárupevných ocelí pro specifické provozní podmínky. Bližší informace: Dr. ing. Miloslav Kesl, miloslav.kesl@ibzt.cz.
Ekonomické parametry: Nově vyvinutým postupem zpracování bylo dosaženo vyšších kvalitativních vlastností táhla na základě dosažení realizovatelnosti odpovídající hloubky chemicko tepelného zpracování s vysokou mechanickou odolností na základě dosažené tvrdosti při zachování houževnatosti a tím došlo ke zvýšení životnosti a odolnosti zejména při mechanickém namáhání. Vzhledem k dosažené hloubce difúzní vrstvy 235 mikrometrů a tvrdosti 1 050 HV dochází ke snížení degradace a tím klesá četnost potřebných výměn, což vede k ekonomickým úsporám jak z hlediska provozních časů tak výroby dalších dílů a dochází k růstu účinnosti vzhledem k omezení náběhových a vypínacím časům.
Grant CEP: GA MPO(CZ) EG19_262/0020161
Institucionální podpora: RVO:61388998
Klíčová slova: chemical heat treatment * corrosion resistance * surface hardness * mechanical properties * heat-resistant steels
Obor OECD: Coating and films

V rámci technologie výroby táhla byly navrženy a ověřeny inovační postupy v několika v návaznosti použitých technologických zpracování, kde byl kladený důraz na kvalitu povrchu, strukturní a mechanické vlastnosti optimalizované pro finální aplikaci chemicko tepelného zpracování s navrženými a ověřenými parametry pro dosažení požadovaných kvalitativních vlastností ale i chování ve vybraných zatěžovacích procesech v korelaci na požadavky provozních vlastností a odolnosti v provozu parní turbíny. Inovační postupy byly realizovány při výrobě polotovarů v podobě výkovků a to v oblasti zejména proložení tepelným zpracováním pro přípravu požadovaných strukturních vlastností a mechanických vlastností včetně limitace pnutí v materiálu. Podobně byly realizovány inovační postupy při volbě strategie postupných obráběcích procesů s proložením tepelným zpracování pro modifikaci strukturních vlastností a odstranění nebo snížení vnitřního pnutí. Chemicko tepelné zpracování bylo realizováno navrženými a prověřenými technologickými parametry a bylo dosaženo odpovídajících difúzních hloubek, profilu tvrdosti do hloubky materiálů a požadované povrchové tvrdosti se zachováním houževnatosti pro zamezení rozvoje křehkého porušení.

As the part of the tie rod production technology, innovative procedures were designed and verified in several subsequently used technological processes, where main attention was on surface quality, structural and mechanical properties optimized for the final application of chemical heat treatment with designed and verified parameters to achieve the required quality properties, but also behavior in selected load processes in correlation to the requirements of operational properties and resistance in steam turbine operation. Innovative procedures were implemented in the production of semi-finished products in the form of forgings, especially in the area of heat treatment for the preparation of the required structural properties and mechanical properties, including stress limitation in the material. Similarly, innovative procedures were implemented when choosing a strategy of successive machining processes with interleaved heat treatment to modify structural properties and eliminate or reduce internal stress. The chemical heat treatment was implemented by designed and tested technological parameters and adequate diffuse depths were achieved, a hardness profile to the depth of the materials and the required surface hardness with the adequate toughness to prevent the development of fragile failure were achieved, too.
Trvalý link: https://hdl.handle.net/11104/0352203