FÖRBÄTTRAD LIVSLÄNGDSPREDIKTERING GENOM TMF PROVNING I KORROSIV MILJÖ

Transkript

1 FÖRBÄTTRAD LIVSLÄNGDSPREDIKTERING GENOM TMF PROVNING I KORROSIV MILJÖ RAPPORT 2016:248 BRÄNSLEBASERAD ELOCH VÄRMEPRODUKTION

2

3 Förbättrad*livslängdsprediktering*genom* TMF+provning*i*korrosiv*miljö* RIKARD*NORLING,*HENRIK*ÖSTLING,*TAINA*VUORISTO* ISBN ENERGIFORSK EnergiforskAB Telefon:

4

5 5 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Förord* DennarapportärslutrapporteringavprojektM38746Förbättrad livslängdspredikteringgenomtmfprovningikorrosivmiljö(energimyndighetens projektnummerp38746)somfallerunderteknikområdematerialgochkemiteknikinom SEBRA,samverkansprogrammetförbränslebaseradelGochvärmeproduktion. ProjektetharföljtsavenreferensgruppbeståendeavJanStoresund,Inspectaoch HåkanBrodin,Siemens. SEBRA,samverkansprogrammetförbränslebaseradelGochvärmeproduktion,är efterföljarentillvärmeforsksbasprogramochstartadesomettsamarbetsprogram mellanvärmeforskochenergimyndigheten2013.allforskningsverksamhetsom bedrevsinomvärmeforskingårsedanden1januari2015ienergiforsk.därförges dennarapportutsomenenergiforskrapport. Programmetsövergripandemålärattbidratilllångsiktigutvecklingaveffektiva miljövänligaenergisystemlösningar.syftetärattmedverkatillframtagningavflexibla bränslebaseradeanläggningarsomkananpassastillframtidabehovochkrav. Programmetärindelatifyrateknikområden:anläggningsGochförbränningsteknik, processtyrning,materialgochkemitekniksamtsystemteknik. Stockholmmaj2016 HelenaSellerholm Områdesansvarig BränslebaseradelGochvärmeproduktion,EnergiforskAB

6 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 6 Sammanfattning* Gasturbinerarbetarvidhögatemperaturerochmedhögavarvtalpårotorn.Detta medförstoramekaniskapåfrestningarpårörligadelar.dimensioneringmåstegöras medhänsyntillbådekrypningochutmattning.isambandmedstartochstoppändras intebaradenmekaniskalastenutanäventemperaturen.dettamedföratt dimensioneringenmedavseendepåutmattningoftagörsutifråndataifrånprovning avtermomekaniskutmattning(tmf). TMFGprovningutförsnästanalltidiluftocheffektenavmiljönigasturbineninkluderas därmedinteiprovningen.dettaberorpåattsådanprovningärteknisktmycketsvår attrealiseraochattutrustningfördetintefunnitstillgängligtidigare.avsiktenmed dettaarbeteharvaritattutförainledandestudieraveffektenavkorrosivmiljöpåtmfg provning.förprojektetharkonstrueratsensärskildtmfgriggmedmiljökammareoch utvecklatsenanpassadprovningsrutin. Fyramaterialkombinationerharprovats.Dessaharutgjortsavtvålegeringar,en varmvalsadlegeringhastelloyxochengjutlegeringin792,vilkaharprovats obelagda.därtillharhastelloyxprovatsmedtvåtermisktsprutadebeläggningarav MCrAlYapplicerademedHVOFrespektiveplasmateknik. FörprovningikorrosivmiljöanvändesengasblandningbeståendeavN2G10molG%O2G 0,5molG%SO2.Resultatenfråndenprovningenjämfördesmedprovningiluftunderi övrigtlikaprovningsförhållanden. UtifrånerhållnaresultatrekommenderassärskiltstarktattutföraTMFGprovningi korrosivmiljösomkomplementtilltraditionelltmfgprovningförnickelbaserade materialomdeärgjutlegeringarelleromdeärspröda,alternativtomdeharen kromhaltklartunder22viktsg%.dettagälleroavsettomdeäravseddaattanvändas medentermisktsprutadbeläggningavmcralyellerej. Följandeslutsatserhardragitsfördeiarbetetgällandeprovningsförhållandena: EnanvändbarmetodförstudieraveffektenavkorrosivmiljöpåTMFGprovning harutvecklats,vilkengerförbättradlivslängdsprediktering. TMFGlivslängdenhosobelagdHastelloyXminskarmedca20%iN2G10molG%O2G 0,5molG%SO2. TMFGlivslängdenhosHastelloyXmedtermisktsprutadbeläggningavMCrAlY minskarmedca15%in2g10molg%o2g0,5molg%so2. TMFGlivslängdenhosobelagdIN792kanhalverasiN2G10molG%O2G0,5molG%SO2. DåTMFGlivslängdenvisatsigvarakraftigtmiljöberoendeförvissamaterialärdet starktrekommenderatattutföratmfgprovningikorrosivmiljösomkomplement tilltraditionelltmfgprovning. Denframtagnaprovningsmetodenkommer,omdenanvändsvidutvecklingav gasturbineravseddaförförnybarakorrosivabränslen,starktbidratillatt möjliggörasänktakoldioxidutsläppfrångasturbiner.

7 7 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Summary* Introduction Gasturbinesoperateathightemperaturesandwithhighrotationalspeedsattherotor. Thiscauseslargemechanicalloadsonmovingparts.Thecomponentsneedtobe designedwithrespecttobothcreepandfatiguelife.duringstartgupandshutgdown notonlythemechanicalloadischangingbutalsothetemperature.thereforethe designwithrespecttofatigueispreferablybasedondatafromthermomechanical fatigue(tmf)testing. Astandardisedtestingmethodologyexiststhattakesintoaccounttheeffectsof simultaneouslyvaryingtemperatureandmechanicalloadonfatigue.oftenthetesting ismadewiththemechanicalloadfollowingthetemperatureingphase(ip),seefigurei. AnothercommonextremecaseistomakethetestingdirectlyoppositeasoutGofGphase (OP).Ingeneralthemechanicalloadandtemperaturecanbevariedinanumberof ways,forexamplewithanotherphaseshiftorwithadwelltimeatmaximum temperature.suchspecialisedcyclescanbedesignedtofitaparticularapplication. Figure*I.*Illustration*of*two*consecutive*TMF*cycles*during*in+phase*(IP)*testing.* TMFtestingisalmostexclusivelymadeinair.Thepurposeofthisworkistostudythe effectofacorrosiveenvironmentontmftesting.thegoalsaretodevelopatmftest methodincorrosiveenvironmentrepresentativeforgasturbines,andtocarryoutsuch testingofuncoatedandcoatedspecimens.finally,recommendationsaregivenfor wheninparticularitisrecommendedtoperformtmftestingincorrosive environment.

8 8 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Experimental Fortheexperiments,atestrigforthermomechanicaltestinghasbeenadaptedfor testinginthepresenceofthecorrosiveandtoxicgases.amongotherthings,thetestrig hasbeenequippedwithdoubleghermeticallysealedtestchambers,seefigureii.agas deliverysystemhasbeenadded,sothattheflowrateofcorrosivegascanbecontrolled duringtesting.theequipmenthasmultiplesafetysystemstoensuresafeoperation withoutanyriskofemissionoftoxicgases. Figure*II.*Close+up*of*the*safety*chamber*surrounding*the*test*chamber.* Thetestchamberspreventtheuseofanextensometerforoperationinstraincontrol.To overcomethisissueamethodwasdevelopedwherethemachineisoperatedin displacementcontrol.thecontrolparameterswerecarefullyacquiredbyfirstoperating thetestriginstraincontrolandthentomimicthisindisplacementcontrol,see FigureIIIGIV.Thesecondcyclewasusedforthispurpose.Hence,thefollowingcycles werenotrecorded.thispreventedanalysingtheshapeofthemidglifehysteresisloop whichisotherwisecustomary. TestinghasbeenmadeinairandinN2G10%O2G0.5%SO2.Thetemperaturerangewas 250G850 C.Thetemperatureincreaseanddecreaseramprateswere1 C/s.Thetesting wasdoneingphase(ip).thestrainrangewasadaptedforeachmaterialtoachievecrack initiationwithinoneorafewdays. OnehotGrolledsuperalloy,HastelloyX,andoneprecisioncastsuperalloy,IN792,were testedasuncoatedspecimens. Further,HastelloyXwastestedwiththermallysprayedcoatingsofMCrAlYappliedby plasmasprayingandbyhvofspraying.

9 9 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Figure*III.*Hysteresis*loops*for*uncoated*Hastelloy*X.* Figure*IV.*Hysteresis*loop*based*on*displacement*for*uncoated*Hastelloy*X.* * Resultsanddiscussion TMFtestingwasmadeusingthedevelopedmethod.InFigureVsomeexamplesofthe resultsareshownascurvesdisplayingthevariationofthestressrangewiththe numberofcyclesforuncoatedhastelloyx.itisobservedthatcrackinitiationoccurs fasterintheso2gcontaingatmosphere. *

10 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Figure*V.*Stress*range*vs.*number*of*cycles*for*uncoated*Hastelloy*X.* Thetestmethoddoesnotallowtheplasticstrainhysteresislooptobecalculatedsince noextensometerispresentduringtestingwiththetestchamberinplace.thisprevents analysingtheresultswithrespecttoplasticstrainrangevs.life.amethodofverifying theresultsbasedondisplacementwasdevelopedtoovercomethis.thismethodallows calculatingacomponentofthedisplacementparameterthattosomeextentisan equivalenttotheplasticstrainrange.thiscomponentishenceforthreferredtoasthe inelasticdisplacementrange,andithasbeenplottedvs.then90,lifeparameter,see FigureVI.Thegraphverifiesthattheobserveddifferenceinlifeisratheraneffectofthe atmospherethananinfluenceofdifferenceinplasticstrainrangeduringtestingarising fromnaturalinaccuraciesinthetesting. * Figure*VI.*Mechanical*and*inelastic*displacement*range*for*cycle*20*vs.*N 90*for*uncoated*Hastelloy*X.* * 10

11 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Similarresultanalysishasbeenmadeforalltestedmaterials.Itwasshownthatthelife ofuncoatedhastelloyxwasshortenedbynearly20%whenitwastestedinthe SO2Gcontaininggas.Whentestedwithcoatings,thelifewasshortenedbyabout15%. ThelifeofIN792wasalmosthalved. Theworkaimedatgivingrecommendationsforwheninparticularitisrecommended toperformtmftestingincorrosiveenvironmentasacomplementtotraditionaltmf testing.theresultsofthestudyshowedthatthiscouldincludeallmaterials.atleastit isnotsafetoconcludewhichonespossiblycouldbeexcluded. However,itwasfoundthatitisofparticularinteresttoperformTMFtestingin corrosiveatmospherefornickelgbasedalloysthatarecastorbrittle,aswellasifthe chromiumcontentisclearlybelow22wt.%. Therecommendationtoperformthistypeoftestingisindependentofwhetherornot thematerialsaretobeusedwithathermallysprayedcoatingofmcraly.irrespective ofthisitisrecommendedtotestthealloysinuncoatedconditionasfirstpriority. Conclusions Withinthisworkinitialstudiesweremadeontheeffectofacorrosiveenvironmenton TMFtesting.Thefollowingconclusionsweredrawnwithrespecttothetestconditions usedduringthework: AusefulmethodforstudyingtheeffectofacorrosiveenvironmentonTMFtesting hasbeendeveloped,whichgivesimprovedlifeprediction. TheTMFlifeofuncoatedHastelloyXisreducedbyabout20%inN2G10%O2G 0.5%SO2. TheTMFlifeofHastelloyXwiththermallysprayedcoatingofMCrAlYisreduced byabout15%inn2g10%o2g0.5%so2. TheTMFlifeofuncoatedIN792maybehalvedinN2G10%O2G0.5%SO2. SincetheTMFlifeisstronglydependentontheenvironmentforcertainmaterials, itisstronglyrecommendedtoperformtmfgtestinginacorrosiveenvironmentas acomplementtotraditionaltmfgtesting. Thedevelopedtestingmethodwillstronglycontributetoenableloweredcarbon dioxideemissionsfromgasturbines,ifusedduringdevelopmentofgasturbines intendedtoutiliserenewablecorrosivefuels. 11

12 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Innehåll* 1 Introduktion* 13 2 Provningsmetodik* Utrustning Provningsparametrar Gasmiljö Material TMF5cykel Anpassningförprovningikorrosivmiljö 20 3 Resultat* Bestämningavstyrkurvor ResultatifrånTMF5provning VerifieringavresultatfrånutfördTMF5provning 29 4 Diskussion* 33 5 Slutsatser* 36 6 Rekommendation*och*användning* 37 7 Fortsatt*arbete* 38 8 Referenser* 39 Appendix*A*+*Provstavsutseenden* 40 12

13 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 1 Introduktion* Gasturbinerarbetarvidhögatemperaturerochmedhögavarvtalpårotorn.Detta medförstoramekaniskapåfrestningarpåroterandedelar.dimensioneringmåstegöras medhänsyntillbådekrypningochutmattningslivslängd.isambandmedstartoch stoppändrasintebaradenmekaniskalastenutanäventemperaturen.dettamedföratt dimensioneringenmedavseendepåutmattningbörgörasutifråndataifrånprovning avtermomekaniskutmattning(tmf,thermomechanicalfatigue). DenstandardiseradeprovningsmetodikenförTMF[1,2]harutvecklatsförattta hänsyntilldesimultanaeffektersomsamtidigvariationavtemperaturochmekanisk lastgerpåutmattningsförlopp.oftagörsprovningensåattdenmekaniskalasten varierasifasmedtemperaturen(ip,ingphase),sefigur1.ettannatvanligtextremfall ärattutföraprovningensåattdenmekaniskalastencyklasimotfastilltemperaturen (OP,outGofGphase).Iettallmäntfallkandenmekaniskalastenochtemperaturenockså varieraspåandrasätt,exempelvismedenannanfasförskjutningiförhållandetill varandraellermedhålltidervidmaxtemperatur.sådanaspecialiseradecyklerkan konstruerasföratttäckaspecifikabehovförenspeciellapplikation. Figur*1.*Illustration*av*två*på*varandra*följande*TMF+cykler*vid*i*fas*(IP)*provning.* Figure*1.*Illustration*of*two*consecutive*TMF*cycles*during*in+phase*(IP)*testing.* TMFharanväntsunderfleraårtiondenochharresulteratiettstortantalpublicerade vetenskapligaartiklar.iennyligenpubliceradreviewgartikelgerzhangetal[3]en översiktöverområdetmedfokuspånickelbaseradesuperlegeringar,vilkaärspeciellt relevantaförgasturbinapplikationer. TMFGprovningutförsnästanalltidiluftocheffektenavmiljönigasturbineninkluderas därmedinteiprovningen.ettfåtalforskargrupperharutförttmfgprovningiinerta miljöer,såsomvacuumellerargon,förattstuderainverkanavluftmiljö(dvs.effekten avoxidationpga.syreochluftfuktighet,samtundantagsvisnitreringpga.kväve) 13

14 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 14 genomjämförelsemedresultatifrånprovningiluft[4g6].dettaharvisatattmiljönär enviktigparameter. ErfarenhetharvisatattTMFlikvälkananvändasföracceptabel livslängdsdimensioneringvidanvändningavrenabränslen.detkandockinte uteslutasattsprickinitieringenpåverkasolikaavdenfaktiskaförbränningsmiljönoch avluft.förnyutveckladematerialinnebärdettaettvisstrisktagande,ävenomden bedömssomlitenvidanvändningavrenabränslen. Vidanvändningavkorrosivabränsleninnehållandeexempelvisförhöjdhaltavsvavel såpåverkasmaterialetavhögtemperaturkorrosionibetydligthögreutsträckningäni luft.känslighetenfördettautvärderasnormaltsettgenomisotermellercyklisk korrosionsprovningutanmekaniskbelastning.ensådanprovningkananvändasföratt rankamaterialiförhållandetillderasmiljökänslighet,menärettmycketgrovtverktyg attanvändaförlivslängdsbestämning. Dåbildadeoxidskiktiexempelvissvavelhaltigmiljöskiljersigisammansättningoch morfologifråndebildadeiluft,såkandetpågodagrunderförmodasatttidentill sprickinitieringblirförkortadikorrosivmiljösåväliverkligdriftsomvidtmfg provning.dåolikalegeringarmedsammaanvändningsområdeoftaharstarkt varierandekorrosionsmotståndbördessadessutompåverkasdrastisktolika. KonsekvensenavdettablirattTMFunderdessaförutsättningarbliretttrubbigt verktygförmaterialvalochlivslängdsdimensionering. DetkanförmodasattanledningentillattTMFGprovninginteutförtsikorrosivmiljö tidigareärattdetärtekniskmycketkrävande.delsärdetenutmaningattkapslain provetsåattdetkanutsättasfördenkorrosivamiljönochdelsärdetsedanen utmaningattsäkerställaattläckageavprovgasenintepånågotsättfårkunnasketill omgivningen,eftersomdenvanligenärkorrosiv,frätandeochgiftig.enytterligare(och denviktigaste)utmaningenärattdetintegårattplaceraenextensometerför töjningsstyrninginneidenkorrosivamiljön,dådettaprecisionsinstrumentdåskulle förstöras. Avsiktenmeddettaarbeteharvaritattutförainledandestudieraveffektenavkorrosiv miljöpåtmfgprovning.förprojektetsattesföljandemål: attutvecklaenmetodförtmfprovningikorrosivmiljörepresentativföriförsta handgasturbiner verifieraattutrustningengerförväntadeprovsvariluftmiljö genomföraentmfprovserieförobelagdamaterialikorrosivmiljöochluftmiljö genomföraentmfprovserieförbelagdamaterialikorrosivmiljöochluftmiljö taframrekommendationerförvilkamaterialtypertmfprovningikorrosivmiljö börutförassomkomplementtilltraditionelltmfprovning,medanledningavatt deuppvisarspeciellmiljökänslighet

15 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 2 Provningsmetodik* 2.1 UTRUSTNING* ProvningavTMFienkorrosivgasmiljöförutsätterattdenkorrosivagasenkanflödas förbiprovytan,samtidigtsomdetsäkerställsattdeninteutgörenriskför omgivningen.korrosivagasersomso2ochhclärfrätandeochdödligavidinandning imåttligahalter.arbetsmiljöverketharisinförfattningssamling(afs2015:7)fastställt gränsvärdenförtillåtnahalteriomgivandeluft.dessahalterärlångtunderförväntade haltervidexponeringen,vilketmedförattprovningsutrustningmåstekonstruerasså attriskförexponeringavpersonalejkanuppkomma. FörprojektetkonstrueradeSwereaKIMABensärskildTMFGriggmedmiljökammare, sefigur2.utrustningeninnehållerenstormängdsammanlänkadeenheter.igrunden utgörsdenavenservohydrauliskutmattningsrigg,medettreglersystemförattmäta, loggaochregleralast,kolvlägeoch/ellertöjning.dettamöjliggörutmattningsprovning medlastglägesgellertöjningsstyrning.tilldettakrävssedanförtmfgprovningatt riggenförsesmedinduktionsuppvärmningavprovstavenochstyrsystemfördetta.för temperaturmätningenanvändstermoelementavädelmetall(platina,typs),vilka svetsaspåprovet.temperaturstyrsystemetärintegreratmedutmattningsriggens styrsystem,förattmöjliggörasynkroniseradelastgochtemperaturcykler. Figur*2.*Översiktligt*foto*av*TMF*provningsriggen.*Utrustning*för*gastillförsel*och* evakuering*är*utanför*bild.* Figure*2.*Overview*of*TMF*test*rig.*Equipment*for*gas*supply*and*evacuation*is*outside*image.* 15

16 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ TillTMFGriggenharlagtsettsystemförattmöjliggöraprovningikorrosivmiljö.Detta beståravenenhetförgasförsörjningtillenprovkammaresomomgerprovstavenoch ettreningsgochevakueringssystemföratttahandomutgåendegaserfrån provkammaren.därtillkommerettflertalskyddssystem. Dåprovningsmetodenbyggerpåinduktionsuppvärmningkrävsattprovkammarenär ickegmetalliskförattinteinterfererameduppvärmningssystemet.provkammaren konstrueradesdärförikvartsglasochenbearbetningsbarkeram,samtmedpolymera kopplingsdetaljer.provkammarenvisasifigur3.icentrumsynsdenglödande provstaven.denomgesavettglasrör,vilketisinturomgesavinduktionsspolen. Kammarenförseglasmedvitakeramplattormotglasröretsändarochprovstaven. Gasenledsiniprovkammarengenomettantalhålinedrekeramplattanplacerade cirkulärtruntprovstaven.gasenevakuerassedangenommotsvarandehåliövre plattan.provkammarenärkyldmedtryckluftfrånutsidan.isvalningsfasenkylssjälva provetfrämstgenomstrålningviddehögstatemperaturernaochviddelägregenom konvektioniprovgasensomströmmarförbiprovet.dettagerenbegränsningi svalningshastighetvidlågatemperaturer,vilkenvid250 Cär1 C/s.Termoelementleds inikammarengenomgastätagenomföringarförtemperaturmätning. Figur*3.*Närbild*av*provkammaren*under*pågående*TMF*provning.* Figure*3.*Close+up*of*test*chamber*during*ongoing*TMF*testing.* Gasförsörjningtillprovkammarenkommerifrånengastubplaceradiettbrandklassat ochventileratgaskabinettgodkäntförförvaringavgiftiggas.iskåpetfinnsen uttagspostmedtryckreglerventilförgasen,vilkenärförseddmedanslutningtillen kvävgasförsörjningförattmöjliggöranödvändiggenomspolningavhela provningssystemetmedtorrinertgasföreochefterprovning.gasflödetini provkammarenreglerasmedenelektronisktstyrdmassflödesregulatoravtermisktyp. EfterprovkammarenpasserargasengenomenskrubbermedNaOHGlösningförrening avso2frångasengenombildandeavnatriumsulfatilösningen.gasenledsdärefterini enevakueringsledningmedmyckethögtluftflödeochundertryck,såatthaltengiftiga gaseromedelbartkommerattunderstigaförekommandegränsvärden.därefteravleds gasentillomgivandeluftutanförbyggnaden. 16

17 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Förattsäkerställaattutsläppavgastillrummetintekanskevideventuellthaveriav provkammarenärhelaprovningeninbyggdienskyddskammare,sefigur4.dennaär sattunderundertryckochärkontinuerligtevakueradavsammaindustrisugsom evakuerarprovningsgasen.vidbortfallavundertryckikammarenstängsgastillförseln automatisktifrångaskabinettet.därtillfinnsgaslarmilokalen. Figur*4.*Närbild*av*skyddskammaren*som*omger*provkammaren.* Figure*4.*Close+up*of*the*safety*chamber*surrounding*the*test*chamber.* TMFGprovningutförsnormaltmedtöjningsstyrning.Detbetyderattlastenkontrolleras såattdenmekaniskatöjningenföljerönskadkurvaenligtvaldtmfgcykelenligt exempelvisfigur1.dettakräveratttöjningenmätsmedenhögtemperaturg extensometer,sefigur5.mätningengörsmedtvåfjäderbelastadekeramiskapinnar somhållsemotprovetochregistrerarförändringiavståndetmellanpinnarna.detta arrangemangärejmöjligtattkombineramedprovkammarenförprovningmed korrosivgasutaniställetharenmetodmedlägesstyrningutvecklats,vilkenbeskrivsi detaljiavsnitten2.2.4och3.1nedan. 17

18 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Figur*5.*Närbild*av*högtemperaturextensometer*i*kontakt*med*provstav.* Figure*5.*Close+up*of*high*temperature*extensometer*in*contact*with*test*specimen.* 2.2 PROVNINGSPARAMETRAR* Gasmiljö FörprovningikorrosivmiljöanvändesengasblandningbeståendeavN2G10molG%O2G 0,5molG%SO2,vilkenlevereratsförblandadigasflaskafrånleverantörförattfåhög noggrannhetpåsammansättningen.halteno2motsvararungefärensyrehaltsomkan föreliggaefterförbränningiengasturbin.haltenso2gervidprovningenpartialtrycket SO2p(SO2)=0,005atm.Antasettarbetstryckom20bariengasturbin,såger p(so2)=0,005atmenhaltavso2på250molgppm(0,025molg%)iförbränningsgasen, vilketärrealistisktförvissabränslen. Innanprovningflödastorrkvävgasgenomsystemet,förattsäkerställaatt kondensationavsvavelsyrainteuppkommernärso2ghaltiggasledsinisystemet.efter spolningmedkvävgasflödasdenso2ghaltigaprovgasengenomsystemettillsallgasär utbytt.förstdäreftervärmsprovstavenuppförförstagången.dettasäkerställeratt provstavenintefårenoönskadoxidbildningiluftellerkvävgasinnandenprovasi SO2Ghaltiggas.Detskulleannarshamedförtenfelaktiginverkanavkorrosionsbidraget vidprovningen. Förprovningiluftanvändestekniskluftfrångasflaska.Vidbådeprovningiluftochi SO2Ghaltiggasvargasflödet150normalGml/min Material Fyramaterialkombinationerharprovats.Dessaharutgjortsavtvålegeringar,en varmvalsadlegeringhastelloyxochengjutlegeringin792,vilkaprovatsobelagda. DärtillharHastelloyXprovatsmedtvåtermisktsprutadebeläggningaravMCrAlY applicerademedhighvelocityoxygenfuel(hvof)respektiveplasmateknik.för legeringssammansättningarochdataombeläggningarnasetabell1ochtabell2. Provstavarnatillverkadessomrundstavarmed12mmdiameter.Dessasvarvades sedannerpåmittensåattdefickenmidjaom6mmdiameteroch22mm parallellängd.övergångarnafrånmidjangjordesmedstoraradierpå22mm. 18

19 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ ObelagdaprovstavarvåtslipadesföreprovningisinlängsriktningmedSiCGpapperav grovlekarnap320,p600ochp1200. Tabell*1.*Nominell*sammansättning*av*testade*legeringar.* Table*1.*Nominal*composition*of*tested*alloys.* Legering* Ni* Cr* Fe* Mo* Co* W* C* Ta* Ti* Al* HastelloyX Bal ,5 0,6 0,1 5 5 <0,3 IN792 Bal. 12,5 <0,5 1,9 9 4,2 0,08 4,2 4 3,4 Tabell*2.*Data*för*testade*beläggningar*och*nominell*sammansättning.* Table*2.*Data*for*tested*coatings*and*nominal*composition.* Metod* Tjocklek* (µm)* Pulvertyp* HVOF 200 Amperit Plasma (APS) 300 Amdry Pulver+ fraktion* Ni* Co* Cr* Al* Y* µm Bal , µm Bal ,5 0, TMF5cykel Detvaldesattutföraprovningensomifas(IP)medlinjärrampuppochtillikanerför temperaturochtotalmekanisktöjning(ε mek ).Töjningenutfördessymmetriskt,dvs. ε mek, min = -(ε mek, max ),vilketgerdenmekaniskatöjningskvotenr ε = ε mek, min /ε mek, max = -1. DettotalamekaniskatöjningsomfångetΔε mek =(ε mek, max - ε mek, min )utprovadesförvarje materialkombinationförattfåenrimligprovtidtillbrottomenellerettpardagarper provstav. MaxtemperaturenvidTMFGprovningenvaldestill850 C,vilketärenrimligmaximal användningstemperaturfördetvåprovadelegeringarna.mintemperaturenvaldestill 250 C,dåsvalningshastighetenunderdennatemperaturblevmycketlångsamvid användningavprovkammare.värmningsgrespektivesvalningshastighetenvar1 C/s, vilketgavencykeltidpå20min. FördjupandeförklaringomTMFprovparametrar DentöjningsomdetvidTMFnormaltstyrspåärtotalmekanisktöjning(ε mek )som förorsakasavdenmekaniskalasten.extensometernmäterdocktotaltöjning(ε tot ), vilkenäveninkluderartermisktöjning(ε term )förorsakadavtemperaturförändring.den mekaniskatöjningenkandelasuppitvåkomponenter,elastisktöjning(ε el )ochplastisk töjning(ε plast ).SambandenvisasiEkvation1ochEkvation2.Denelastiskatöjningen relaterartilldenmekaniskaspänningenσochelasticitetsmoduleneenligtekvation3. ε tot = ε mek + ε term (1) ε mek = ε el + ε plast (2) σ = E * ε el (3) Dentermiskatöjningenärenfunktionavtemperaturen.Föreprovningbestämsden genomattköraentemperaturcykelvidnolllast,dvs.medσ=0n/mm 2.Dåblirden 19

20 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 20 totalamekaniskatöjningendefinitionsmässigtnollochdenuppmättatotalatöjningen därmedlikameddentermiskatöjningen.därefterkandentermiskatöjningen beräknasutifrånprovetstemperatur. Förattvidprovningenkunnastyrapåmekanisktöjning,såmåstedenberäknas kontinuerligtmedhjälpavekvation1utifråndentotalatöjningen,vilken extensometernmäter,ochdentermiskatöjningen,vilkenkontinuerligtberäknasutifrån temperaturen. Viddjuplodandeanalysavdataefterprovning,såärdetiblandavintresseatt bestämmadenplastiskatöjningenutifråndenmekaniskatöjningen.förattgöradetta utifrånekvation2,såbehöverdenelastiskatöjningenberäknasutifrånaktuell spänningenligtekvation3.dåelasticitetsmodulenärtemperaturberoende,så förutsätterdettaattdenberäknaskontinuerligtutifrånuppmätttemperatur.dettaisin turförutsätterattelasticitetsmodulenstemperaturberoendebestämtsföreprovningen. Uppgifteromdetfinnsiblandimaterialdatablad,menföracceptabelprecisionbehöver enegenbestämninggörasföreprovningen.dettakangörasgenomattbelastaettprov lättvidolikatemperaturerochmätatöjningenmedextensometer.ärbelastningenlätt blirdenplastiskatöjningennollochelasticitetsmodulenkandåbestämmasutifrån Ekvation1G3förettantaltemperaturer,varefterdenmedinterpolationkanbestämmas förmellanliggandetemperaturer Anpassningförprovningikorrosivmiljö Vidprovningikorrosivmiljö,såärriskenstorföratttermoelementsomärsvetsade vidprovetsmidjakommerattlossna.dettaområdeutsättsfördenhögsta temperaturenochdenstörstatöjningen.dennariskfinnsävenvidprovningiluft,men blirförhöjdnärkorrosionshastighetenökar. Enmetodförattminskadenriskenutveckladesdäretttermoelementsvetsaspåmidjan ochettprecisutanfördencentralamidjanpådentjockaredelenavprovstaven.dessa tvåtermoelementkommerinteatthasammatemperatur,dåinduktionsg uppvärmningengörattmidjanblirvarmare.ochdetärtemperaturenvidmidjansom äravgörandeförprovningen.dessatemperaturerföljsdockåt.meddenutvecklade metodenfårprovetgenomgåentemperaturcyklinginnanprovningenstartas.vidden cyklingenstyrstemperaturenpåmidjanochtemperaturenvidändenmäts.därefter kantemperaturenvidprovningenstyrasmedtermoelementetvidändenochdetärdå ingetproblemomtermoelementetpåmittenlossnarpga.korrosion. Vidupptagningenavtemperaturförhållandetmellantermoelementenkrävsdetatt provetfårgenomgåminsttvåtemperaturcyklerdirektpåvarandraföljandeochatt mätningenskerförstviddenandracykeln,dåtemperaturjämviktintehinnerinställa sigviddenförsta.vidvarjeförändringavtemperaturcykelellernågonannan parametermedinverkanpåtemperaturjämvikten,såmåstedetkontrollerasatttvå temperaturcyklerärtillräckligtförattuppnåjämviktellerhurmångacyklersomkrävs. DetärviktigtattvärmningsGrespektivesvalningshastigheternaärlikasomvid provningen,dvs.attidentiskatemperaturcyklerkörs.detkrävsatttemperaturg förhållandetmätsförvarjeindividuellprovstav,eftersomminimalaskillnaderi positionförtermoelementenspositionervidsvetsningenledertillskillnaderi temperaturdifferensdememellan. Provningmedprovkammaremöjliggörinteanslutningavextensometer.Därmedkan denmekaniskatöjningenintebestämmasenligtekvation1.detblirdåinteheller

21 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ möjligtattutföraprovningmedtöjningsstyrning.dettahanterasgenomattförstutföra provningpåettreferensprovutanprovkammareochmedanvändningav högtemperaturextensometer.därvidregistrerasaktuellakolvlägen,vilketsedan möjliggörlägesstyrningvidanvändningavprovkammare. Förattlägesstyrningenskallblikorrektmåstehänsyntastillattprovningeninteutförs påsammaprovstavsomförvilkenkolvlägenauppmätts.omlägesstyrningskulle görasdirekttilldeuppmättakolvlägenaskulledettaresulteraiomedelbartprovbrott elleråtminstonestordeformationavprovstaven.dettaberorfrämstpåattdetär omöjligtattmonteraenprovstavpåexaktsammapositionsomentidigareprovstav, menocksåpåattdentermiskautvidgningenskiljersignågotåtmellanprovstavarna. Föratthanteradettaharenprocedurutarbetatsdärkolvlägenamätsuppvid temperaturcyklingvidnolllastfördenaktuellaprovstavenochjämförsmed motsvarandetidigaremätningförreferensprovet.dettagörsmedprovningsriggeni laststyrningförattsäkerställaattbelastningenpåprovetfaktisktblirnollochattdet därmedintekanuppkommanågonplastiskdeformationsomskullekunnapåverka provetsmekaniskaegenskaper.differensernamellandessamätserieradderassedantill deuppmättakolvlägenaförreferensprovetvidtmfgprovning.därmedkompenseras förskillnadernaipositionochönskadprovningkanutförasilägesstyrning. Dennanyaprocedurmedlägesstyrningmöjliggörnupåettuniktsättattutföra provningikorrosivmiljö,därdettatidigareejvaritmöjligtpga.extensometerns miljökänslighet. 21

22 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 3 Resultat* 3.1 BESTÄMNING*AV*STYRKURVOR* FörattkunnautföraTMFGprovningilägesstyrningmåstestyrkurvorbestämmas.Detta hargjortsgenomattgenomföraprovningisammaprovningsriggunder töjningsstyrningmedextensometer.vidprovningenföljdesiövrigtexaktsamma parametrarförprovningensomvartänktfördensenareprovningen,undantagetatt ingenprovkammareochkorrosivmiljöanvändes.viddennaprovningupptogs hysterskurvorförspänningrelaterattilltotaltöjningförmaterialen.seexempelför obelagdaprovavhastelloyxochin792ifigur6ochfigur7. Figur*6.*Hystereskurvor*för*obelagd*Hastelloy*X.* Figure*6.*Hysteresis*loops*for*uncoated*Hastelloy*X.* Figur*7.*Hystereskurvor*för*obelagd*IN*792.* Figure*7.*Hysteresis*loops*for*uncoated*IN*792.* 22

23 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ KurvornaförtotalmekanisktöjningrespektiveplastisktöjningiFigur6ochFigur7har beräknatsutifrånekvation1g3.dennaberäkningskerirealtidkontinuerligtunderhela provningensgångförattmöjliggörastyrningmottotalmekanisktöjning.detframgår avgrafernaatttöjningsomfångetvarit±1,25%förhastelloyxoch±0,5%förin792. Samtidigtmedatthystereskurvornaförspänningrelaterattilltotaltöjningtogsupp,så registreradesprovetsförskjutning,elleregentligenhydraulkolvenslägei provningsriggen.ifigur8ochfigur9visashystereskurvorbaseradepåden registreradeförskjutningen.idessarelaterasspänningentillförskjutningen.kurvorna blirformmässigtmycketlikadebaseradepåtotaltöjning,omäninteidentiska. Figur*8.*Hystereskurva*baserad*på*förskjutning*för*obelagd*Hastelloy*X.* Figure*8.*Hysteresis*loop*based*on*displacement*for*uncoated*Hastelloy*X.* Figur*9.*Hystereskurva*baserad*på*förskjutning*för*obelagd*IN*792.* Figure*9.*Hysteresis*loop*based*on*displacement*for*uncoated*IN*792.* 23

24 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ HystereskurvornaiFigur6tillFigur9ärkonstrueradeutifrånspänningarnasoch töjningarnasrespektiveförskjutningarnastidsberoendeinomvarjecykel. BakomliggandedataförattkonstruerahystereskurvanförHastelloyXiFigur8visasi demonstrativtsyfteifigur10. IFigur11visasförHastelloyXdenvidtöjningsstyrningerhållnatotalaförskjutningen somfunktionavtidentillsammansmeddenmättastyrtemperaturenvidprovstavens midjaochdenmättatemperaturenpådessändeprecisutanförmidjan.denna förskjutningskurva,samtenderaavtemperaturkurvorna,användssedansom styrkurvorvidprovningmedlägesstyrning. Figur*10.*Spänning*och*förskjutning*som*funktion*av*tiden*inom*en*cykel*för*obelagd*Hastelloy*X.* Figure*10.*Stress*and*displacement*vs.*time*within*one*cycle*for*uncoated*Hastelloy*X.* Figur*11.*Temperatur*och*förskjutning*som*funktion*av*tiden*inom*en*cykel*för*obelagd*Hastelloy*X.* Figure*11.*Temperature*and*displacement*vs.*time*within*one*cycle*for*uncoated*Hastelloy*X.* 24

25 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Förskjutningskurvanmåstebestämmasgenomprovningmedtöjningsstyrningföreden faktiskaprovningenförvarjetemperaturintervall,töjningsinterval,material, provstavsgeometriochprovningsrigg.denmåstedärtilljusterasförvarjeenskild provstavförattkompenseraförskillnaderiförskjutningensinitialvärdeochdess temperaturberoende.användstemperaturkurvanförändensomstyrkurva,såmåste ävendesstemperaturrelationiförhållandetillmidjanbestämmasförvarjeenskild provstavföreprovningen. Närstyrkurvorbestämtsförenenskildprovstavkandennasedanprovasi lägesstyrningutifråndessa.provetkommerdåinitialtatterhållasammahysterskurvor förspänningrelaterattilldeolikatöjningskomponenternasomvidbestämningenav styrkurvorna,menutanattextensometerkrävs.förbestämningavstyrkurvorna användesdenandracykeln.påföljandehystereskurvorregistreradesdärförinteutifrån töjning,varvidhystereskurvornasformvidhalvalivslängdenintekunnatutvärderas vilketannarsärbrukligt. 3.2 RESULTAT*IFRÅN*TMF+PROVNING* HuvudsyftetmeddenutfördaTMFGprovningenharvaritattbestämmalivslängdenför provningiluftrespektiveikorrosivgasiavsiktattfastställadenrelativaskillnaden mellandessa.livslängdenkanuttryckaspåföljandetresätt: 1. antalcyklertillinitieringav(observerad)lastsänkning(n i ) 2. antalcyklertillattspänningsomfångetminskattill90%(n 90 ) 3. antaletcyklertillbrott(n b ) DefinitionenavdeolikalivslängdsmåttenillustrerasiFigur12därspänningsG omfångetsrelationtillantaletgenomlöptacyklervisasförettprovavobelagd HastelloyXutförtilägesstyrningiluft. AvgrafeniFigur12framgårocksåattspänningsomfångetinitialtökarkraftigt,vilket innebäretthårdnandeavprovet.dettahårdnandepågårsedanilitengradunderett antalcyklervarefterspänningsomfångetbörjarminskasvagt,vilketinnebärattett mjuknandeavprovetinletts.dettaärettganskatypisktbeteendeföretttmfgprovför mångamaterial.eftern i cyklerskerenabruptförändringikurvanslutningtillattgeett snabbtminskandespänningsomfång.dettainnebärattsprickinitieringskett.efter ytterligarenågracyklerskerettslutligtbrott. SpänningsomfångetsrelationtillantaletgenomlöptacyklervisasiFigur13församtliga obelagdaprovavhastelloyx.provenutfördesmedlägesstyrningmotsvarandeett töjningsomfångom±1,25%.detframgårattallaprovuppvisarettrelativtlikartat beteende.detsesocksåattprovutfördaidenso2ginnehållandegasblandningeni genomsnittfåttennågotkortarelivslängd,oavsettomn i,n 90,ellerN b beaktas. Skillnadernamellanprov1och2förrespektivemiljökanhuvudsakligenhänförastill statiskavariationermellanprovenochintetillskillnaderiprovningsförhållanden enligtenfördjupadresultatverifieringiavsnitt3.3nedan. 25

26 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Figur*12.*Spänningsomfånget*som*funktion*av*antalet*cykler*för*ett*prov*av*obelagd*Hastelloy*X*provat*i*luft.* Figure*12.*Stress*range*vs.*number*of*cycles*for*one*specimen*of*uncoated*Hastelloy*X*tested*in*air.* Figur*13.*Spänningsomfånget*som*funktion*av*antalet*cykler*för*obelagd*Hastelloy*X.* Figure*13.*Stress*range*vs.*number*of*cycles*for*uncoated*Hastelloy*X.* 26

27 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ SpänningsomfångetsrelationtillantaletgenomlöptacyklerförHastelloyXmed MCrAlYGbeläggningappliceradmedHVOFrespektiveplasmateknikvisasiFigur14 ochfigur15.dessaprovutfördesmedlägesstyrningmotsvarandeetttöjningsomfång om±0,9%.detkannoterasatthvofgsprutatprovnr2iso2ginnehållandemiljöfåttett abruptavslututanregistreradsänkningavspänningsomfånget.dettaberorpåatt provningenidettafallautomatisktstoppatspga.attensärskiltstormomentan lastförändringdetekteratsochtriggatenlarmgränsförprovningsriggen.dettavar föranlettavsprickbildningibeläggningen,vilkenvisserligenförekommitförsamtliga provmenendastidettafallvarittillräckligtomfattandeochmomentanföratttrigga larmgränsen.antaletcyklertillbrott,n b,skulleannarsförmodligenhablivitstörreän förprov1isammamiljö.dettainverkadeejpån i ochn 90. Vidspänningsberäkningarnaförbelagdaprovstavarhardetförenklatantagitsatt grundmaterialetbäralllast,dvs.tvärsnittsareanharberäknatsutifrånprovstavarnas diameterföredeharblivitbelagda(dvs.dobelagd=6mm).omvisslastbärsav beläggningen,vilketärtroligt,såblirabsolutvärdetavlastensombärsav grundmaterialetimotsvarandegradlägreochdärmedävendenresulterande spänningenigrundmaterialet.eftersomprovningengörsilägesstyrningmed styrkurvorframtagnaitöjningsstyrningfårdettaingenprovningstekniskinverkan. Däremotutgörabsolutvärdenaförspänningsomfångenikurvornamöjliganominella maxgvärdenförspänningenigrundmaterialet,dvs.denspänningsomskulleerhållitsi grundmaterialetombeläggningenstjocklekvaritnäranollochintekunnatbäranågon last.attdetfaktiskaspänningsomfångetigrundmaterialetvaritlägrebehöverenbart beaktasvideventuelljämförelseavabsolutvärdenförspänningsomfångenmellan provstavarmedolikabeläggningsmaterialellerbeläggningstjocklekar. Figur*14.*Spänningsomfånget*(beräknat*utifrån*grundmaterialets*tvärsnitssarea)*som*funktion*av*antalet*cykler* för*hvof+sprutbelagd*hastelloy*x.* Figure*14.*Stress*range*(calculated*based*on*the*cross+sectional*area*of*the*substrate)*vs.*number*of*cycles*for* HVOF*spray*coated*Hastelloy*X.* 27

28 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Figur*15.*Spänningsomfånget*(beräknat*utifrån*grundmaterialets*tvärsnitssarea)*som*funktion*av*antalet*cykler* för*plasmasprutbelagd*hastelloy*x.* Figure*15.*Stress*range*(calculated*based*on*the*cross+sectional*area*of*the*substrate)*vs.*number*of*cycles*for* plasma*spray*coated*hastelloy*x.* SpänningsomfångetsrelationtillantaletgenomlöptacyklerförIN792gesiFigur16. Fördettamaterialanvändeslägesstyrningmotsvarandeetttöjningsomfångom±0,5%. Detabruptaavslutetavsamtligakurvorindikerarettnågotspröttbeteendefördetta material. Figur*16.*Spänningsomfånget*som*funktion*av*antalet*cykler*för*obelagd*IN*792.* Figure*16.*Stress*range*vs.*number*of*cycles*for*uncoated*IN*792.* 28

29 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Deerhållnalivslängderna(N i,n 90,ochN b )gesförsamtligautfördaprovitabell3.två provmeddeobelagdamaterialenutfördesutanprovkammareförjämförelsemed försökikammare.förhastelloyxindikerasattlivslängdenmöjligenblirnågotkorta medprovkammareänutan.enmöjligförklaringtilldettaskullekunnaspekulerasvara attdetpånågotsättkanhärledastillsmärreskillnaderitemperaturprofil. Tabell*3.*Provningsförhållanden*och*erhållna*livslängder*för*samtliga*prov.* Table*3.*Test*conditions*and*achieved*life*for*all*tests.* Legering* Beläggning* Δε mek Miljö* Prov*nr.* N i # N 90 # N b # HastelloyX 5 ±1,25% Luft HastelloyX 5 ±1,25% Luft HastelloyX 5 ±1,25% Luft* HastelloyX 5 ±1,25% SO 2 5mix HastelloyX 5 ±1,25% SO 2 5mix HastelloyX HVOF ±0,9% Luft HastelloyX HVOF ±0,9% Luft HastelloyX HVOF ±0,9% SO 2 5mix HastelloyX HVOF ±0,9% SO 2 5mix HastelloyX Plasma ±0,9% Luft HastelloyX Plasma ±0,9% Luft HastelloyX Plasma ±0,9% SO 2 5mix HastelloyX Plasma ±0,9% SO 2 5mix IN792 5 ±0,5% Luft* IN792 5 ±0,5% Luft IN792 5 ±0,5% SO 2 5mix IN792 5 ±0,5% SO 2 5mix *Försökutförtutanprovkammare ProvstavarnasutseendeefterprovningvisasiAppendixA.Ingasignifikantaskillnader kanförrespektivematerialnoterasförutseendethosuppkomnasprickorellerde slutligabrottytornaberoendepåomprovningenutförtsiluftellerso2ghaltiggas. MöjligenförefallerytoxidenförobelagdHastelloyXsomprovatsiluftvaramarginellt mörkareänefterprovningiso2ghaltiggas.någonskillnaditendenstillflagningeller delamineringberoendepåmiljöharinteobserveratsfördetermisktsprutadeskikten. 3.3 VERIFIERING*AV*RESULTAT*FRÅN*UTFÖRD*TMF+PROVNING* Provningenhargenomförtssåattdettotalamekaniskatöjningsomfånget,Δε mek,avsetts varasammaförvarjematerialkombination.dettaförattmöjliggörajämförelseav resultatifrånprovningiluftochiso2ghaltiggas.provningenutfördesdocki lägesstyrningutanextensometer,vilketomöjliggördirektkontrollattönskat töjningsomfångerhållits.förjämförandeprovningärdetframföralltviktigtattdet totalamekaniskatöjningsomfångetblirlikvärdigtmellanproven.detabsolutavärdet avomfångetärdäremotavunderordnadbetydelse.ensmärreavvikelseiabsolutvärde kanexempelvishauppkommitdåtemperaturprofilenintebliridentisklängsmed 29

30 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 30 provstavenslängdvidprovningiprovkammare,somvidprovningmedextensometer utanprovkammare. Vidprovningenharstyrningengjortsmedavseendepåförskjutningen.Dennabestår avenmekaniskkomponentochentermiskkomponenthärrörandefrånprovets termiskalängdutvidgningpåettmotsvarandesättsomfördentotalamekaniska töjningen.eftersomdentermiskakomponentenharmättsuppförvarjeprovstavvid inledningenavprovningen,såkandensubtraherasfråndentotalaförskjutningen varviddenmekaniskakomponentenavförskjutningenerhålls.dettaharvisserligen tagitshänsyntillredanvidberäkningenavstyrkurvanförförskjutningen,mendåför enönskadtemperaturstyrkurva.förekommandemindreavvikelseriverklig provtemperaturgenomvarjecykeliförhållandetilltemperaturstyrkurvankommeratt ledatillmindreavvikelseridenmekaniskakomponentenavförskjutningen. Förskjutningenmätsutifrånhydraulkolvenslägeochpga.maskinkompliansrelaterat tillpålagdlastavvikerdennågotfråndenfaktiskaförskjutningenförprovstaven.även dettatashänsyntillvidbestämningenavstyrkurvan.spänningsomfångetochdärmed lastenvarierardocknågotmedantaletcykler,menstyrkurvanjusterasintefördetta underprovningensgång.dettagerenmindreavvikelseidenmaskinkompliansg justeradedelenavdenmekaniskakomponentenavförskjutningen.förutsattatt spänningsomfångetförändraspåsammasättförprovstavarsomskalljämförasärdetta ingetavgörandeproblem.förattvisaattovannämndaavvikelservaritförsumbaraoch attverifieraattresultatenärjämförbaraharenapproachenligtföljandestycken använts. Efterprovningenhardenfaktiskamekaniskakomponentenavdenmätta förskjutningenberäknatsgenomsubtraktionavdentermiskakomponentenbaseradpå faktisktmätttemperatur.därmedharomfångetavdenmekaniskakomponentenav denmättaförskjutningenkunnatbestämmas,vilketfortsättningsvisbetecknas mekaniskaförskjutningsomfånget.detmotsvararomfångetavdentotalamekaniska töjningenihystereskurvornaifigur6ochfigur7. Vidnollspänningblirdenelastiskakomponentenavdenmättaförskjutningennoll. Äveneffektenavmaskinkompliansenblirdånoll.Denåterståendedelenav förskjutningenrelaterardåtillplastiskdeformationavprovet.omfångetvidnoll spänningavdenkomponentenihystereskurvanbetecknasfortsättningsvisinelastiska förskjutningsomfånget.detmotsvararomfångetvidnollspänningavdenplastiska töjningenihystereskurvornaifigur6ochfigur7. FörHastelloyXvisasiFigur17detmekaniskaochdetinelastiskaförskjutningsG omfångetförcykel20plottatemotlivslängden(n 90 )iettloggloggdiagram.dettaären direktmotsvarighettillattplottadetmekaniskaochdetplastiskatöjningsomfånget emotlivslängden,vilketvanligengörsiloggloggdiagram.dettagörsdåiavsiktatt studerainverkanavplastisktdeformationsarbetepålivslängden.avsiktenhärärdock enbartattvisaatteventuellaskillnaderiplastisktdeformationsarbeteinteär huvudsakligorsaktilleventuellaobserveradeskillnaderilivslängdmellandetestade miljöerna.detharvaltsattanvändacykel20fördennajämförelse,dåinitialaeffekter påspänningsomfångetifigur13dåhunnitstabiliseras.livslängdsmåttetn 90 valdesdå detvanligenärmestrepeterbart. DetframgåravFigur17attförobelagdHastelloyX,såärskillnadenilivslängdmellan luftochdenso2ginnehållandegasblandningensannoliktinteeneffektavskillnaderi plastisktdeformationsarbetemellanproverna.detsammagällerävenförhastelloyx

31 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ sombelagtsmedenhvofgellerplasmasprutadytbeläggningavmcraly,menär mindretydligt,sefigur18ochfigur19.förin792ärdetväldigttydligtattskillnaden ilivslängdmellanluftochdenso2ginnehållandegasblandningenintebörvaraeneffekt avskillnaderiplastisktdeformationsarbetemellanproverna,sefigur20. Figur*17.*Mekaniska*och*inelastiska*förskjutningsomfånget*vid*cykel*20*relaterat*till*N 90*för*obelagd* Hastelloy*X.* Figure*17.*Mechanical*and*inelastic*displacement*range*for*cycle*20*vs.*N 90*for*uncoated*Hastelloy*X.* Figur*18.*Mekaniska*och*inelastiska*förskjutningsomfånget*vid*cykel*20*relaterat*till*N 90*för*HVOF+sprutbelagd* Hastelloy*X.* Figure*18.*Mechanical*and*inelastic*displacement*range*for*cycle*20*vs.*N 90*for*HVOF*spray*coated*Hastelloy*X.* 31

32 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Figur*19.*Mekaniska*och*inelastiska*förskjutningsomfånget*vid*cykel*20*relaterat*till*N 90*för*plasmasprutbelagd* Hastelloy*X.* Figure*19.*Mechanical*and*inelastic*displacement*range*for*cycle*20*vs.*N 90*for*plasma*spray*coated* Hastelloy*X.* Figur*20.*Mekaniska*och*inelastiska*förskjutningsomfånget*vid*cykel*20*relaterat*till*N 90*för*obelagd*IN*792.* Figure*20.*Mechanical*and*inelastic*displacement*range*for*cycle*20*vs.*N 90*for*uncoated*IN*792.* 32

33 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 4 Diskussion* TermomekaniskutmattningsprovninghargenomförtsiluftochiSO2Ghaltiggas,i avsiktattundersökavilkeninverkanmiljönharpålivslängden.deuppmätta livslängdernaindikeradeattsåvarfallet.enfördjupandeanalysharverifieratattdessa resultatsannoliktinteuppkommitgenomskillnaderiplastisktdeformationsarbete mellanproverna.detärdärmedhögstsannoliktattenmiljöeffektobserverats.detsom harstuderatsidethärfalletharvaritmiljönsinverkanpålivslängdentill sprickinitieringochinteeffektenavmiljönpåspricktillväxt. ITabell4visaskvotenmellandegenomsnittligalivslängdernailuftochiSO2Ghaltig gas.detsesattlivslängdenminskarmednästan20%förobelagdhastelloyxochmed ca15%närdenärbelagd.livslängdenförin792halverasiprincip. Tabell*4.*Inverkan*av*miljön*på*TMF+livslängden.* Table*4.*Influence*of*the*environment*on*the*TMF*life.* Legering* Beläggning* N 90 *(SO2+mix)** (medelvärde)* N 90 *(luft)* (medelvärde)* N 90 #(SO 2 +mix)*/*n 90 #(luft)* HastelloyX 5 33,0 40,5 0,81 HastelloyX HVOF ,5 0,86 HastelloyX Plasma 74,5 88,5 0,84 IN ,5 51,5 0,51 Antaletprovharförrespektiveprovningsfallvaritbegränsattill2st.Detmedgerinte attdenstatistiskasignifikansenavresultatenberäknaspermaterialkombination.för IN792fårdetändåansesmycketsäkertattenbetydandeinverkanavmiljönfinns,då spridningenmellandubbelprovenvaritmycketliteniförhållandetilldenregistrerade inverkanavmiljön. FörHastelloyXärdenregistreradeinverkanavmiljönmindreänförIN792och spridningeniresultatmellandubbelprovenstörre.mendåbådeobelagdaproveroch tvåolikavarianteravbelagdaproveruppvisatlikartaderesultatkandetlikvälanses somhögstsannoliktattenvissinverkanavmiljönfinns. ProvstavaravobelagdHastelloyXbuckladeunderprovningen,vilketframgårav AppendixA.Bucklingkanuppkommapga.otillfredsställandelinjeringav provningsriggenslastlinje.dennahardocknogsamtkontrollerats,varviddetkunnat uteslutassomfelkälla.bucklingentrosdärförrelateratilldetslankalängdg diameterförhållandeförprostavarnasmidjaikombinationmeddehöga töjningsomfången.dåsamtligaprovbuckladelikadant,ungefärsamtidigtochrelativt tidigtunderprovningen,såbedömsdetintehainverkatpåresultatenavseende effektenavmiljön.belagdaprovstavarbuckladeinte,vilketkanberopåen kombinationavattdeprovadesmedlägretöjningsomfångochattbeläggningenisig motverkatutböjning. ObelagdHastelloyXochHastelloyXbelagdmedMCrAlYmedtermisksprutningmed HVOFGteknikrespektiveplasmateknikuppvisadeenlikartadinverkanavgasmiljö.Det indikerarattbeläggningarnainteskyddatmotmiljönspåverkanpåsprickinitieringeni 33

34 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 34 grundmaterialet.dettakanberopåattbeläggningarnainteärheltskyddandefrån början,ellerattmikrosprickoruppkommitidemtidigtunderprovningensgång, varefterdeintelängrevaritlikaskyddande.eventuelltbildandeavmikrosprickorkan förmodasblilägreomlägretöjningsnivåerskulleanvändasvidprovning.möjligenkan dåbeläggningarnafåenmerskyddandeinverkan. Detbörnoterasattdetintekanantasutifråndennastudieattenbeläggninginteskulle haenpositivinverkanpålivslängdenabsolutsett.detsomharindikeratsärattden relativaeffektenmellanolikamiljöervaritliten. Samtligaprovadematerialkombinationer,ävendemedMCrAlYGbeläggning,har uppvisatettberoendeavmiljönochdetkandärförutifråndettaarbeteinte rekommenderasattnågonsärskildlegeringsgellerbeläggningstypintebehöverprovas avseendetmfgegenskaperikorrosivmiljö.däremotharlegeringenin792uppvisaten klartstörrekänslighetänhastelloyx,närdeprovatsobelagda.detärdockinte klarlagtvarför.enanledningkanvaraattin792ärengjutlegeringochattdendärtill uppvisarettlitesprödarebeteendeänsmideslegeringenhastelloyx.enannan möjlighetkanvaraattdetberorpåattdesskromhalt(12,5viktsg%)ärmerän40%lägre ändenförhastelloyx(22viktsg%),eftersomenlågkromhaltvanligenansesvara negativtförkorrosionsmotståndet.legeringenin792harinteprovatsmedbeläggning, mendåmcralybeläggningintetydligtminskadeinverkanavmiljönförhastelloyx, såkandetinteförutsättasattsåärfallethellerförin792. UtifrånerhållnaresultatrekommenderassärskiltstarktattutföraTMFGprovningi korrosivmiljösomkomplementtilltraditionelltmfgprovningförnickelbaserade materialomdeärgjutlegeringarelleromdeärspröda,alternativtomdeharen kromhaltklartunder22viktsg%.dettagälleroavsettomdeäravseddaattanvändas medentermisktsprutadbeläggningavmcralyellerej. Detharvidprovningenintenoteratsnågonsärskildinverkanavprovningsmiljönpå korrosionsangreppenavsjälvamcralygbeläggningarnaellerpåderasvidhäftning. DärmedrekommenderasattTMFGprovningikorrosivmiljöiförstahandskallgöraspå obelagdaprovstavar,ävenomdessaäravseddaattanvändasmedenmcralyg beläggning.provningmedmcralygbeläggningkangörassomettkomplementföratt utvärderabeläggningensskyddandeeffekt.provningenbördåintegörasalltför accelererad. Utfördprovningharvaritmycketaccelereradmedhögatöjningsnivåerochdärmedfå cyklertillbrott.dettagerisinturatttidenundervilkenoxidation/korrosionifrån gasmiljönkanskeblirkort.omdenrelativainverkanavmiljönskulleblistörreeller mindrevidenmindreaccelereradprovningmedmindretöjningsomfångärsvårtatt förutse.ettförstaantagandeärattdelängreprovtidernamedgerettmeromfattande korrosionsangreppochdetskullesannoliktmedföraenökadinverkanavmiljön.men samtidigtkandelägretöjningsnivåernamedföraminskadmekaniskskadaiformav färreuppkomnamikrosprickorideskyddandeoxidskikten.ochdetskullekunnage enmotsatteffekt.detkandocklikavälargumenterasattdetstörreantaletcyklerkunna resulteraiuppkomstenavflermikrosprickor.detgårdärmedinteattgöranågotenkelt antagandeavseendeförväntaduppkomstochinverkanavmikrosprickorirelationtill töjningsnivåerna. Aktuellprovningharutförtsmeddenmekaniskalastenvarieradifasmed temperaturen(ip,ingphase).inverkanavmiljönkanbliannorlundavidprovningdär denmekaniskalastencyklasimotfastilltemperaturen(op,outgofgphase).detär

35 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 35 mycketsvårtattförutsägaominverkandåkanförväntasblihögreellerlägre.detta berorblandannatpåvilkeneffektmikrosprickorfårpåoxidskiktensskyddande egenskaper.mängdenmikrosprickorkommeridenmåndeuppstårattbliolikaförde tvåfallen,dåspänningsbildenioxidskiktenblirolika.samtidigtkommerdetattvaraså attsprickornakommerattbildasvidolikatemperaturer,vilketocksåkaninverkapå vilkenbetydelsederasförekomstharförkorrosionsförloppet.dettadåsprickori oxidskiktharvisssjälvläkandeförmåga.dennaärisinturberoendeavtemperatur, materialochmiljö. ProvningsmiljönharidethärfalletbarabeaktatinverkanavSO2(g).Detärvälkäntatt förekomstavalkalisulfater(na2so4ochk2so4)gerupphovtillettkraftigtaccelererat korrosionsangreppiso2ghaltigagasblandningarförnickelbaseradelegeringar[7], blandannatgenomattdetgerupphovtillkorrosionsgropar.dessagroparkanivissa fallundertryckasinärvaroavhcl(g),mendåövergårangreppetiställettillattvarai formavinrekorrosion[7].detärrimligtattantaattbäggedessaangreppsformerskulle geupphovtillettförkortandeavtidentillsprickinitiering,dålokalaangreppger upphovtillspänningskoncentrationerochkanförväntasutgöratydliga initieringspunkterförsprickbildning. Avsiktenmeddettaarbeteharvaritattutförainledandestudieraveffektenavkorrosiv miljöpåtmfgprovning.fördettaprojektsattesettantalkonkretamål,förvilka måluppfyllnadendiskuterasföljandestycken. ProjektetsförstamålvarattutvecklaenmetodförTMFprovningikorrosivmiljö representativföriförstahandgasturbiner.dettamålharmeddengenomförda provningenochverifieringenavresultatenvisatsvarauppfyllt. Detskulleocksåverifierasattutrustningengerförväntadeprovsvariluftmiljö.Detta harintevaritmöjligt,dåtmfgprovningtidigarevanligenutförtsmedtemperaturcykler medenlägremintemperatur,exv.100 C.Attprovningenidennastudiegjortsmeden högremintemperaturinnebärattabsolutvärdenafördeerhållnaresultatenärickeg konservativaochdärmedavbegränsatindustrielltvärdefördimensionering.dettahar dockinteinverkatpåmöjlighetenattnåprojektetsöverordnademålomattutföra inledandestudieraveffektenavkorrosivmiljöpåtmfgprovning.dettadåenmetod utvecklatsdärresultatensomskalljämförastasframisammaprovkammareoberoende avmiljöochunderiövrigtsammaprovningsbetingelser.dessutomharprovningmed aktuelltemperaturcykelutförtsbådemedochutanprovkammareochmederhållande avnågorlundalikartaderesultat.dettamålansesdärfördelvisuppfyllt. EnTMFprovserieförobelagdamaterialskullegenomförasikorrosivmiljöoch luftmiljö,vilkethargjortsförtvåmaterialvarvidmåletuppfyllts. EnTMFprovserieförbelagdamaterialskullegenomförasikorrosivmiljöochluftmiljö, vilkethargjortsförtvåbeläggningsmaterialvarvidmåletuppfyllts. DetskulleslutligentasframrekommendationerförvilkamaterialtyperTMFprovningi korrosivmiljöbörutförassomkomplementtilltraditionelltmfprovning,med anledningavattdeuppvisarspeciellmiljökänslighet.provningenharvisatattdet skullekunnaomfattaallamaterial,menframföralltsåförefallerdetviktigtför nickelbaseradematerialomdeärgjutlegeringarelleromdeärspröda,alternativtom deharenkromhaltklartunder22viktsg%.dettagällerdärtilloberoendeavomdeär avseddaattanvändasmedentermisktsprutadbeläggningavmcralyellerej.med dennarekommendationansesmåletvarauppfyllt.

36 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 5 Slutsatser* IdettaarbeteharinledandestudieraveffektenavkorrosivmiljöpåTMFGprovning utförts.följandeslutsatserhardragitsfördeiarbetetgällandeprovningsförhållandena: EnanvändbarmetodförstudieraveffektenavkorrosivmiljöpåTMFGprovning harutvecklats,vilkengerförbättradlivslängdsprediktering. TMFGlivslängdenhosobelagdHastelloyXminskarmedca20%iN2G10molG%O2G 0,5molG%SO2. TMFGlivslängdenhosHastelloyXmedtermisktsprutadbeläggningavMCrAlY minskarmedca15%in2g10molg%o2g0,5molg%so2. TMFGlivslängdenhosobelagdIN792kanhalverasiN2G10molG%O2G0,5molG%SO2. DåTMFGlivslängdenvisatsigvarakraftigtmiljöberoendeförvissamaterialärdet starktrekommenderatattutföratmfgprovningikorrosivmiljösomkomplement tilltraditionelltmfgprovning. Denframtagnaprovningsmetodenkommer,omdenanvändsvidutvecklingav gasturbineravseddaförförnybarakorrosivabränslen,starktbidratillatt möjliggörasänktakoldioxidutsläppfrångasturbiner. 36

37 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 6 Rekommendation*och*användning* Samtligaprovadematerialkombinationer,ävendemedMCrAlYGbeläggning,har uppvisatettberoendeavmiljön.detkandärförutifråndettaarbeteinte rekommenderasattnågonsärskildlegeringsgellerbeläggningstypgenerelltskulle kunnauteslutasfrånattprovasavseendetmfgegenskaperikorrosivmiljö.vid exponeringutanmekanisklastansescrghaltenvaradenenskiltviktigasteparametern förattbegränsakorrosionshastigheten.detärenrimlighypotesattantaattsåocksåär falletvidtmfikorrosivmiljö,varviddekanförmodasvaramindremiljökänsliga. UtifrånerhållnaresultatrekommenderassärskiltstarktattutföraTMFGprovningi korrosivmiljösomkomplementtilltraditionelltmfgprovningförnickelbaserade materialomdeärgjutlegeringarelleromdeärspröda,alternativtomdeharen kromhaltklartunder22viktsg%.dettagälleroavsettomdeäravseddaattanvändas medentermisktsprutadbeläggningavmcralyellerej. DetrekommenderasattTMFGprovningikorrosivmiljöiförstahandskallgöraspå obelagdaprovstavar,ävenomdessaäravseddaattanvändasmedenmcralyg beläggning.provningmedmcralygbeläggningkangörassomettkomplementföratt utvärderabeläggningensskyddandeeffekt.provningenbördåintegörasalltför accelererad. Denutveckladeprovningsmetodenförväntasfrämstkommatillanvändningvid utvecklingavgasturbiner.specielltvidnyutvecklingelleranpassningavdessaförmer korrosivabränslen,såsomförnybarakanvara,såharmetodensärskiltstorpotentialatt kommatillgodanvändning.denkandåförmodasgevärdefullochkansketillochmed vitalinformationomförväntadematerialbeteendenviddeavsedda driftsförhållandena.tidigareharsådaninformationendastkunnaterhållasgenom provdrift. 37

38 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 38 7 Fortsatt*arbete* DengenomfördastudienharvisatpåvärdetavattutföraTMFGprovningikorrosiv miljö.samtidigthardettaarbetebaravaritavsettattutgöraeninledandestudie.tmfg provningärisigväldigtkomplextmedenmängdmöjligavariabler.tilldettaläggsnu möjlighetenattocksåvarieramiljön. Provningsparametraravviktsomskullebörstuderasvidareärexempelvisinverkanav provningmedtemperaturochtöjningimotfas(op)ochinverkanavandra miljöparametrarsomförekomstavsulfatgochkloridsalter,samthcl(g).nämnda miljöparametrarkanförmodasbliavökandeviktiettframtidascenariomed gasturbinerdrivnaavförnybaragasformigabränslenihögreutsträckning. Förattunderstödjamaterialutvecklingskulledetvaraavvärdeattstuderameridetalj vilkamekanismersomäraktivaochförorsakareninverkanavmiljönpåantaletcykler tillsprickinitiering.dettaskullekunnagörasgenomattgöraavbrutnastudier,där utvecklingenavkorrosionsangreppenpåytornastuderasidetaljinnansprickinitiering uppkommit.dessastudierbördålämpligenkombinerasmedmotsvarande korrosionsprovningiluft,delsvidolikakonstantatemperaturerochdelsmedtermisk cyklingidentiskmeddenvidtmfgprovningen. Denframtagnametodenharvaritframgångsrikförattvisapådenrelativa miljöeffekten.detskullevaraavvärdeattkunnaimplementeradennaienmodellering avtmfglivslängder.dettakrävernormaltdataframtagetitöjningsstyrning.utveckling avenmetoddärdettatillåtsikorrosivmiljövoreoptimaltmenoerhörtkomplext.det ärdocktroligenejheltnödvändigt.denutvecklademetodenmotsvararredan töjningsstyrningunderdeförstacyklerna.nästastegsomkantasärattövergåtillatt göralägesstyrningenmotsvarandetöjningsstyrningförvarjecykelgenomatttaupp styrkurvorförlägetvilkavarierarmedantaletgenomlöptacykler.dessaskulle dessutomkunnaförfinasgenomattmätauppochkompenseraförmaskinkompliansen. Vidareskulleeffektenavdeolikatemperaturprofilernamedochutanprovkammare kunnakompenserasförgenomatttauppstyrkurvornamedenprovkammarepåplats. Dettaskullekunnagörasmedenspeciellprovkammare,vilkentillåteranvändningav extensometergenomattförsedenmedsmågenomföringarförextensometerpinnar. Denskullevisserligendåinteblihermetiskvilketkrävsvidprovningikorrosivgas, mendetbörhamycketliteninverkanpådenerhållnatemperaturprofilen.vid provninganvändssedanprecissomidettaarbeteenhermetiskprovkammare. Ettalternativtillattutvecklaenförbättradmetodförlägesstyrningärattutföra provningmedspänningsstyrning.dettaskullekunnagenyamöjligheterochanvänds idagvidexempelvistmfgprovningunderspricktillväxt.samtidigtkandetförväntas ledatillspeciellautmaningarvidprovningikorrosivmiljö.vidspänningsstyrd provningfinnsingennaturligbegränsningföromettprovskallförlängaseller förkortasunderprovningen,utanomdetskerberorpådetaktuellamaterialets konstitutivaegenskaperochdevaldaprovningsparametrarna.dettagerdåupphovtill praktiskasvårigheternärprovetskallvaraplaceratienprovkammaremeden definieradstorlek. Föratterhållaresultatsomärdirektanvändbarafördimensioneringbörprovning utförasmedenmintemperaturom100 C.Dettakanuppnåsmedbibehållandeav rimligacykeltidergenomökadkylningochatttillåtaenickeglinjärsvalningskurva.

39 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ 8 Referenser* 1. ASTME2368G10,StandardPracticeforStrainControlledThermomechanicalFatigue Testing,ASTMInternational,WestConshohocken,PA(2010). 2. ISO12111:2011,StrainBcontrolledthermomechanicalfatiguetestingmethod, InternationalOrganizationforStandardization,Geneva,Switzerland(2011) 3. ZhangP.,ZhuQ.,ChenG.,WangC., ReviewonthermoBmechanicalfatigue behaviorofnickelbbasesuperalloys,materialstransactions,vol.56,sid.1930g1939 (2015). 4. Bartolotta,P.A.,Verrilli,M.J.,GThermomechanicalfatiguebehaviorofSiC/TiB24AlB 11NbinairandargonenvironmentsG,Proceedingsofthe11thSymposiumon CompositeMaterials,ASTMSpecialTechnicalPublication,nr.1206,sid.190G201 (1993). 5. Christ,H.J., Effectofenvironmentonthermomechanicalfatiguelife,MaterialsScience andengineeringa,vol ,sid (2007). 6. ShankarV.,BauerV.,SandhyaR.,MathewM.D.,ChristH.J., Lowcyclefatigueand thermobmechanicalfatiguebehaviorofmodified9cr 1Moferriticsteelatelevated temperatures,journalofnuclearmaterials,vol.420,sid.23g30(2012). 7. Simms,N.J.,EncinasGOropesa,A.,Nicholls,J.R., Hotcorrosionofcoatedand uncoatedsinglecrystalgasturbinematerials,materialsandcorrosion,vol.59,sid. 476G483(2008). 39

40 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ Appendix*A*+*Provstavsutseenden* HastelloyX obelagd Luft SO2Gmix Luft SO2Gmix UppbrytningsG märke 40

41 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ HastelloyX HVOFGsprutbelagd Oexponerad Luft SO2Gmix Luft SO2Gmix 41

42 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ HastelloyX plasmasprutbelagd Oexponerad Luft SO2Gmix Luft SO2Gmix 42

43 FÖRBÄTTRADLIVSLÄNGDSPREDIKTERINGGENOMTMF5PROVNINGIKORROSIVMILJÖ IN792Gobelagd Luft SO2Gmix Luft SO2Gmix 43