Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 8. 19 februari 1949 - Erfarenheter av materials krypegenskaper, av Axel Johansson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
130
TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 9. Påkänning, motsvarande kryphastigheten 10%lh.
men om det använda kolstålet på grund av de förut
nämnda förhållandena har en onormalt låg kryphållfasthet, kan
krypningen flyttas in i riskzonen.
Det har uppgivits, att amerikanska turbingarantier i vissa
fall baserats på förutsättningen, att en maskin, som
normalt skall arbeta vid 950°F (510°C), får arbeta vid
975°F (524°C) under högst 5 % av den totala drifttiden
samt dessutom vid 1 000°F (538°C) under högst 1 % av
drifttiden. Om man enligt det föregående antar, att man
arbetar inom ett område, där 20°C temperaturhöjning ökar
kryphastigheten tio gånger, får man under dessa 5 + 1 %
av drifttiden en ökning av den totala krypningen under
hela drifttiden med 20 + 25 % dvs. ca 45 %. Denna siffra
åskådliggör kanske bättre än diagrammen hur stor del av
den totala krypningen, som kan komma från ganska
kortvariga temperaturstegringar över den normala
drifttemperaturen.
Legerade stål
Erfarenheterna med krypning hänföra sig som nämnts
till kolstålslabyrinter, som normalt använts för
anläggningar, som varit avsedda att arbeta med temperaturer
upp till ca 425°. Även högre temperaturer ha emellertid
någon gång tillåtits. Med hänsyn till dels variationerna i
kolstålets kryphållfasthet, dels tendensen att i praktiken
överskrida de avsedda temperaturerna, är det tydligt, att
kolstålet ibland icke fyllt fordringarna. Numera har Stal
därför som standard övergått till kol—molybdenstål. För
de högsta temperaturerna användes krom—molybdenstål.
Fig. 7 visar den relativa kryphållfastheten hos dessa stål
vid en kryphastighet av 10 "5 %lh efter ca 1 000 h
belastningstid. De för kolstål inlagda värdena gälla för ett
stål med normal kryphållfasthet och tar ingen hänsyn till
stål med onormal krypning. Vinsten vid övergång från
kolstål till Mo-stål är därför i verkligheten större, än vad
diagrammet visar. Även bortsett härifrån medger övergång
från kolstål till Mo-stål ca 50° höjning av temperaturen
vid oförändrad kryphastighet och övergång till
Cr—Mo-stål ca 100° temperaturökning. Gäller det en anläggning
med en ångtemperatur av 500° eller däröver, så kan man
nog dessutom förutsätta, att temperaturkontrollen är
strängare än vid mera normala temperaturer. Både
Mo-och Cr—Mo-stålet äro dessutom av allt att döma betydligt
mindre känsliga för variationer i stålframställning och
värmebehandling än kolstålet. Stål A och B i fig. 4 äro
ett exempel på detta. Cr—Mo-stålet torde därför vara fullt
pålitligt åtminstone för temperaturområdet omkring och
något över 500°.
Både Mo- och Cr—Mo-stålet äro låglegerade stål. Vill
man tillgripa mera höglegerade stål, t.ex. ett austenitiskt
stål av typen 18-8 Mo (17 % Cr, 12 % Ni, 2,5 % Mo)
eller något av de nya gasturbinmaterialen, har man
möjlighet att gå upp med temperaturen ytterligare (fig. 7 och
10). I USA byggas för närvarande flera anläggningar för
565° ångtemperatur, och för turbinens del torde det icke
möta några svårigheter att finna material med tillräcklig
kryphållfasthet vid denna temperatur.
Det kanske bör tilläggas, att krypning observerats även
hos stillastående delar, huvudsakligen vid flänsförband i
inloppsdelarna till turbinen. Även i den stillastående
labyrintplattan har ibland någon krypning uppmätts. Denna
har då yttrat sig i en diameterminskning, som tydligen
orsakats av krypning på grund av tryckspänningar vid
plattans innerradie. Vid starten uppvärmes plattans
inner-del hastigare än ytterdelen, och en del av de
tryckspänningar, som härigenom uppkomma i den varmare
innerdelen, utjämnas genom krypning. När plattan har jämn
temperatur blir då i stället innerdelen belastad med
dragspänningar och ytterdelen med tryckspänningar, vilket
medför någon diameterminskning.
Gasturbiner
Stal har ett par olika gasturbiner under tillverkning, bl.a.
det reservkraftverk på 2 400 kW, vars termiska del visas
i princip i fig. 8. Materialet i brännkammare, turbinskovlar
och turbinskivor bestämmer hur högt man kan gå med
temperaturen i en gasturbin. Fordringarna bli delvis olika
för en stationär anläggning, som måste konstrueras för en
stor livslängd, och för en reaktionsmotor med dess
relativt korta drifttid. Det är emellertid i stort sett samma
material, som användas i båda fallen, och i båda fallen
måste deras användbarhet bedömas på grund av både
krypning och tid till brott vid olika temperaturer och
belastningar. I regel är dock krypningen avgörande inom det
temperaturområde, där de stationära anläggningarna
arbeta, medan tendensen till spröda brott redan vid liten
total töjning är mera framträdande vid den högre
temperaturen i reaktionsmotorerna.
I tabell 1 har en sammanställning gjorts av en del
hög-temperaturmaterial, som användas i Stals gasturbiner.
Delvis ha materialen inköpts från USA eller England, delvis
ha de levererats av svenska järnverk, som visat stort
intresse för tillverkningen av speciella
högtemperaturmate-rial och kunnat rapportera mycket goda provsiffror. Fig. 9
anger för några av dessa material ett ungefärligt värde på
den påkänning, som vid olika temperaturer ger en
kryphastighet av 10"° %/h. En jämförelse mellan t.ex. N 155
och det låglegerade Cr—Mo-stålet visar, att vid en given
påkänning N 155 kan användas vid 200—250° högre
temperatur än Cr—Mo-stålet.
Som jämförelsesiffra för material för reaktionsmotorer
använder man ofta den påkänning, som ger brott efter
1 000 h belastningstid. Fig. 10 anger för en del speciella
högtemperaturmaterial denna påkänning vid olika
temperaturer. De streckade linjerna gälla gjutna material. För
vissa av dessa ha de bästa hållfasthetssiffrorna erhållits,
men provvärdenas spridning är betydligt större för de
gjutna än för de smidda materialen. I praktiken äro de
Tabell 1. Högtemperaturmaterial för gasturbiner
C Cr Ni Co Mo W Nb Ti Al
Användning
19-9 DL ... 0,30 19 9 — 1,25 1,25 0,4 0,3 — "|Turbin-
N-155 ..... 0,15 20 20 20 3 2 1 — — \ /skivor
S-816 ..... 0,40 20 20 42 4 4 4 –l skovlar
Nimonic 80 . 0,03 20 75 — — — — 2 0,55j
Inconel____ 0,05 14 75 —- -— — — 2,5 0,6 \
254 E ..... 0,18 25 23 — — —–—/ Flat
Stainless 17. Austenitiskt Cr—Ni-stål med W ocln Turbin-
Nb l skivor
BFS 7 ..... Cr—Ni—Co-stål med Mo, W och NbJ Skovlar
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
