"J" RAPPORT/ REPORT. Känslighet för IGSCC hos stabiliserade rostfria stål. liengt Bengtsson Seppo Korhonen Lars Ljungberg.

Relevanta dokument
Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 77

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 01

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 25 84

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 33

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 43

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 25 62

ROSTFRIA MATERIAL MED LÄGRE LEGERINGSINNEHÅLL OCH BIBEHÅLLNA EGENSKAPER

ALLMÄNNA EGENSKAPER ///////////////////////////////////////////////////////////////

Teknisk data för stålsorter

Vad är rostfritt stål? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

Materialval i massakokare. Jan Wåle, Inspecta Technology

Termisk åldring av rostfritt gjutstål

Nitrerstål SS-stål 29 40

Belagda elektroder. Elektrodtyper och beteckningar

Passivitet = oupplösliga korrosionsprodukter. lagret = extrem snabb korrosion.

VÄRMEBEHANDLAD STÅNG FRÅN OVAKO

4 Hållfasthet. 4 Hållfasthet. 4.1 Stålskruv Utdrag ur ISO 898-1:1999.

Dragprov, en demonstration

ALLOY 600 UNS N06600, , NiCr15Fe

Allmänna anvisningar: <Hjälptext: Frivilligt fält. Skriv här ytterligare information som studenterna behöver>

Svetsning. Svetsförband

SVETSNING OCH TILLVERKNING I ROSTFRIA STÅL

Skador i svenska kärnkraftanläggningars mekaniska anordningar

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Standardisering inom Tryckkärlstål SIS/TK 137. Otto Björnberg SIS Swedish Standards Institute

Fjäderstål - SS-stål 2230

Svetsrelaterade skador i stål Jan Wåle, Inspecta Technology

CRISTAL E. Framtidens svetsning är Cristalklar. Den nya generationen av rostfria MMA elektroder RL00537R

HÅLPROFILER & SVETSAD TUB

VERKTYGSSTÅL BEHANDLINGSMETODER FOTOETSNING AV VERKTYGSSTÅL

Status för gjutet rostfritt stål i äldre svenska kärnkraftverk, mars 1996

Makes Industry Grow. Rostfritt Material. Korrosion

Produkterna i vårt specialstålssortiment lagerhålls i ett helautomatiskt höglager, vilket ger snabb och effektiv lagerhantering.

Levererar maskiner och förnödenheter till stålverk och smedjor, bl.a:

CorEr. Boden Energi AB utför prov med CoreEr i sopförbrännigspanna

PPU408 HT16. Stål, utmattning. Lars Bark MdH/IDT

Härdningsmekanismer OBS: Läs igenom handledningen för laborationen.

Installation, svetsning och underhåll

ALLMÄNNA EGENSKAPER ///////////////////////////////////////////////////////////////

Livslängdsbedömning av blandskarvar

Mottagningskontroll av vändkransskruvar, art. nr med tillhörande muttrar, art. nr tillverkade i Kina.

Bröderna Edstrand. Aluminium 12,5 25, ,5 40, ,5 80, ,5 50,

ALLMÄNNA EGENSKAPER ///////////////////////////////////////////////////////////////

Järnfynd från Fyllinge

Johan Öijerholm Anders Jenssen. Författare: 2015:12

Delrapport 16 Materialrapport

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

M-stål, still going strong

Att svetsa i höghållfast stål lätt men inte simpelt. Eva-Lena Bergquist ESAB AB

Kopparkorrosion, fortsatt replik

Keramiska plattor. Keramiska egenskaper

Utvärdering av tubskyddsmaterial

Svetsprov för brunnsborrare enligt svensk standard SS

Varmförzinkning av höghållfasta stål - en utmaning. Mikko Arponen Rautaruukki Oyj Ruukki Production Raahe

Fordringar i EN och EN för att undvika sprödbrott Bo Lindblad, Inspecta Sweden AB

FERMO Seghärdat kallarbetsstål

Friction Stir Welding. Ökad hållfasthet Ökad täthet Ökad repeterbarhet Minskad värmedeformation

Svar till SSM på begäran om komplettering rörande tillverkningsaspekter för ingående delar i kapseln

ESAB TRAINING & EDUCATION. Hårdpåsvetsning

3.10 Svetsrekommendationer

Digital Clamp Meter. Operating manual

Avesta svetstråd solid tråd för alla metoder

GJUTEN ALUMINIUMPLATTA EN AW 5083 CAST ALUMINIUM PLATE EN AW 5083

Science advances by removing error, not by establishing truth. Chemistry of Elements N.N. Greenwood A. Earnshaw

Föreläsning om metallers korrosion Prof. Christofer Leygraf, Materialvetenskap, KTH

50 poäng. Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:

KAPITEL 2 2:1 2014/01/01

Analyslaboratoriet, 4380 A OES 0,003 5,5 vikt% Stål Nej Nej ASTM E415, mod OES 0,003 1,5 vikt% Stål Nej Nej ASTM E572, mod/ss-en 10315:2006

Top Level. Giacomello. Det universella nivåglaset. Nivåglas

Introduktion till korrosion och korrosionsprovning

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

PM i Punktsvetsning. Produktutveckling 3 KPP039 HT09. Lärare: Rolf Lövgren

Produkthandbok. TeroSystem TeroSystem AB Flöjelbergsgatan 16A Mölndal Tele: Fax:

MiniGuide. För gasbågssvetsning av rostfria stål.

Materiallaboration. Materialprovning

DuplexWeld Prediktering av mikrostruktur och egenskaper i svetsar av duplexa rostfria stål

Monteringsanvisning för presskopplingar

TILLSATSMATERIAL (ett urval ur vårt sortiment)

VERKTYG för RÖRSVETSNING. Klämmor. WInnehåll. Telefon: Fax: Hjortevænget 6

KAN MAN SVETSA I ÄLDRE STÅLKONSTRUKTIONER?

Bygga fartyg i moderna rostfria stål, ett nytt koncept

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Renovering av en kärnreaktor efter mer än 20 års drift

Begäran om komplettering av ansökan om slutförvaring av använt kärnbränsle och kärnavfall - tillverkningsaspekter för ingående delar i kapseln

Minican Brytning av försök 3

Mekaniska Egenskaper och Brottanalys

Marknadskontroll av byggprodukter. Slutrapport för kallformade konstruktionsrör

Beskrivning. Gallerdurk

Utvärderingar för processkännedom och utveckling några exempel på hur analyser/provning ger nyttig kunskap. Karin Lindqvist, Swerea IVF

Förord 3. Förkortningar och beteckningar 4. 1 Inledning 9

Smältmetallsprickor i varmförzinkat stål - kan det drabba oss??

Ett komplett sortiment av trådar

Inlämning etapp 7b IKOT Grupp B5. INNEHÅLL Inlämning av etapp 7b IKOT André Liljegren Martin Johansson Katrin Wahlström

Skogsindustridagarna 2014 Utmattningsskador hos batchkokare?

Faktorer som påverkar korrosionshärdigheten hos metalliska material i badvatten

SVETSNING I RF & PE FÖRELÄSNING 4

Nyheterna i SS-EN : Viktor Lundin 1

Riktlinjer för svetsning. Innehåll

DeLaval band, tråd och rep Produktinformation

MONTERINGSANVISNING Protecta Hårdskiva Plus

Transkript:

rv "J" RAPPORT/ REPORT Känslighet för IGSCC hos stabiliserade rostfria stål liengt Bengtsson Seppo Korhonen Lars Ljungberg ~ git - AZZ

ASEA-ATOM Känslighet för IGSCC hos stabiliserade rostfria stål Bengt Bengtsson Seppo Korhonen Lars Ljungberg SkJ ~ - f H ;!n iiiiiii ^ V(*~ i a

ASEA-ATOM Se nedan DöMMtion SKI OKG SV Rapport Report KM 84-28 Datum/Date KMA I 8»-5-3 FfrftftarwAuthor Utffcdar» Issued by B Benetsson/S engtsson/3 Korhon»n/ Granskad adi Examined by Goättn* Approved by Sida/Pag* ( ) TitaVTiH» Känslighet för IGSCC hos stabiliserade rostfria stål Stabiliserade rostfria stål används i ASEA-ATOM-byggda kokarreaktorer framförallt i komponenter typ ventilhus och i formvaror i rörsystem. Utfallet av kolhalter i stabiliserade stål i varma system av säkerhetsklass och 2 (delvis) i TVO I/II och Forsmark redovisas. CERT-provning av svetsat Ti-stabiliserat rostfritt stål i vatten med 8 ppm O2 vid 286 C har visat att: Ull; > SS! T * IM -^ P t Hl ) Den zon närmast smältgränsen i stabiliserade rostfria stål, som i starkt oxiderande syror är känslig för "knife line attack", i BWR-miljö är känslig för interkristallin spänningskorrosion (IGSCC 2) Genom att sänka stålens kolhalt kan detta fenomen förebyggas. Ordernummer: C7.2893 Kopia ST Renström KM Mueller Ljungberg KMA TAB CoptM TAB

ASEA-ATOM BAKGRUND Stabiliserade rostfria stål används i ASEA-ATOM-byggda kokarreaktorer framförallt i komponenter typ ventilhus och i formvaror i rörsystem. De stabiliserade rostfria stålen innehåller Ti eller Nb, vilka element har förmågan att binda en del av stålets halt av C som från korrosionssynpunkt oskadliga karbider. Nb är i detta avseende mera effektiv än Ti. En förutsättning för "stabiliseringen" är emellertid att stålet under tillräcklig tid uppehållit sig i temperaturområdet - C. Vid temperaturer över 5-25 C löser sig karbiderna av Ti resp Nb åter i stålet. Vid svetsning av stabiliserade stål uppstår närmast smältgränsen en smal zon i vilken karbiderna av Ti resp Nb löser upp sig. Denna zon kyls mycket hastigt till relativt låga temperaturer och den kommer därför att innehålla C och Ti resp Nb i löst form. Vid lägre temperaturer sker utskiljning av kromkarbider på korngränser mycket snabbare än utskiljning av karbider av Ti resp Nb. Metallurgiskt och korrosionsmässigt har dessa zoner därför samma egenskaper som ostabiliserade stål med samma kolhalter. Sedan den första svetssträngen lagts finns zoner som genom återvärmning kan göras känsliga för interkristallin korrosion (K) eller interkristallin spänningskorrosion (IGSCC). Under 94-5-talen började bl a den svenska salpetersyrabaserade kemiska industrien använda Ti-stabiliserade rostfria stål med max,8 % C för svetsade rörledningar. Otaliga läckage p g a IK tätt invid svet^zrvarna uppträdde kort tid efter idrifttagningen, s k "knife line attack". Senare introducerades Nb-stabiliserade stal som visade betydligt lägre skadefrekvens. Sedan början av 96-talet använder denna industri endast ostabiliserade rostfria stål av typ SS 2333 och SS 2352. Kunskapen om IGSCC i rostfritt stål ökade och vi vet idag att förutsättningarna för IK i salpetersyra och för IGSCC i BWR-miljö är desamma (med skillnaden att IGSCC dessutom kräver mekanisk spänning). I tidigare ASEA-ATOM-projekt har för stabiliserade rostfria stål specificerats max,8 % C. För de senaste stationerna Forsmark 3 och Oskarshamn 3 har en skärpning av kraven skett. Vid utvalskriterier för återkommande besiktning etc hävdas ibland att stabiliserat stål kan undantas med tanke på IGSCC. Detta är en sanning med modifikation eftersom de stabiliserade stålen åtminstone under vissa betingelser kan uppvisa känslighet för IGSCC. För att bedöma hur stor risken är för IGSCC hos stabiliserade 4 rostfria stål i BWR-miljö, redovisas i denna rapport dels det i verkliga utfallet av kolhalt i stabiliserade stål i TVO och Fors- mark, och dels resultat från CERT-provning av svetsat stabilise- rat stål. o s

ASEA-ATOM KM 84-J 2» 3 UTFALL AV KOLHALTER STABILISERADE ROSTFRIA STÅL En genomgång av förekomsten av stabiliserade stål i rostfria varma system säkerhetsklass i och 2 (delvis) i TVO I och II samt Forsmark har gjorts. Stålt/pen förekomner nästan uteslutande i komponenter. Nedanstående anagram visar antal detaljer fördelat på kolhaltsklasser av Ti- resp Mb-stabiliserat rostfritt stål. I diagrammen för TVO II och Forsmark I gäller öppna siffror totala antal detaljer (smidda, valsade och gjutna), siffror inom parentes antal gjutna detaljer (t staplarna redovisat med streckning). Allt gjutgods är niob-stabii:serat. Åtskillnad mellan smidda och valsade detaljer kan inte göras i tillgängligt underlag. TVO I Antal 37 25 43 Nb-stabiliserat 4 Antal.oi.ox.os.oi.of -ok -e>y 6 5 4 o o.os C-halt Ti-stabiliserat C-halt 2

TVOD

ASEA ATOM KM 84-28 5 Forsmark Antal Forsmark I Kb-stabiliserat (Dessutom 4 () med ej redovisad C-halt) i i tjf if ft I* Ull? tti fir ii Hii If! lid Antal 6(6) HUE? 9(2) 2(3).oz.cl 88 3() O O C-halt Forsaark Ti-stabiliserat oi oz,oc.er.,at C-balt 8

ASEA-ATOM KM 84-28 6 PROVER Utgångsmaterialet för provstavarna har varit stång 8^25 mm: ) SANDVIK 8R3, charge 563898 2) VEWOA7, charge 442 Stålen hade följande analys: C Si Mn P S Cr Ni Ti B SANDVIK 8R3 VEW A7,78,65,5,7, 7,»,3,43,5,5,68,,6,6 8, 9,23,29 Provmaterialen uppfyller analyskrav enl AISI 32, SS 2337 och Werkstoff.4 Utgångsmaterialet släckglödgades vid 5OC/ min, W.Q. Fogberedning utfördes och stängerna svetsades med elektrod OK 6.3 ände mot ände enl nedanstående skiss. Skissen visar även hur proverna har uttagits ur stången efter svetsningen. l mé V/////////7//////A / \ 3±f ) Vereinigte Edelstahlwerk Aktiegeseilschaft OK 6.3 elektroder med följande sammansättning har använts: TUlvnrC Si Mn P S Cr Ni $,5 mm #4, " 827 66,22,85,68,5, 9,2, 99 92,2,88,62,2,8 9,5, 936 82,3,69,48,5,4 9, 9,99 2 t St i

ASEA ATOM KM 84-28 7 Provmaterialen har svetsats antingen med normal strömstyrka eller med onormalt hög strömstyrka. Svetsdata finns i Tabell. Efter svetsningen har en del av proverna sensitiseringsglödgats vid 68OC. De individuella skiljaktiga tillverkningspa-ametrarna för varje provstav redovisas i samband med resultaten. PROVNING Provningen har utförts i ASEA-ATOM:s CERT-utrustning. Provningsmedium var totalavsaltat vatten med 8 ppm O2 vid 286 C. Konduktivitet på ingående vatten var <,l/us«cm~l. Jämfört med BWR-miljö var provningen således accelererad med avseende på syrehalt. Vid provningen har två olika deformationshastigheter använts. Den snabba deformationshastigheten var 2,l«lQ-6s-l och den långsamma 2,.-7s-l. Provstavarna drogs till brott enligt då använd metodik och andelen interkristallin brottyta bestämdes. RESULTAT DISKUSSION Resultat och tillverkningsdata för de undersökta proverna framgår av Tabellerna, 2 och 3. Några intressanta brottytor visas i Fig - 8. Samtliga prover (utom nr ) av material med hög kolhalt visade interkristallina brottområden, vilkas storlek varierade mellan 5 och 5 % av det ursprungliga tvärsnittet. Genom att sänka deformationshastigheten kunde andelen av IGSCC ökas betydligt, vilket var förväntat (Prov nr 6 och 7: Fig och 2). Det är betydelsefullt att IGSCC-sprickor kunde observeras även i prov nr och 2, eftersom dessa prover hade svetsats med normal strömstyrka och ej sensitiserats efter svetsningen (Fig 3 och 4). Avståndet huvudsprickans mynning - smältgräns har uppmätts. Prov nr hade brottsprickan i svetsgodset, vilket förmodligen berodde på en svetsdefekt. I de övriga provstavarna av material med hög kolhalt var huvudsprickan, vilken har startat som interkristallint brott, belägen där den var att förvänta, d v s i grundmaterialet mycket nära smältgränsen. (Fig 5 och 6). Avståndet varierade från,5 till,4 mm. Sprickan fortsatte som transkristallin spänningskorrosion och övergick därefter i duktilt brott. Detta berodde på den höga deformationshastigheten. Många prover hade stora transkristallina brottområden, vilka hade förorsakats av den höga deformationen. När man jämför prover av det lågkolhaltiga materialet med prover av det högkolhaitiga materialet framgår det mycket tydligt att kolhalten har stor betydelse. Inga prover av material med låg kolhalt visade tecken på interkristallin spänningskorrosion. Normalt duktilt brott kunde observeras. I Tabell 3 visas en sammanfattning av resultat av de prover som är jämförbara. Proverna tillverkade av material med låg kolhalt hade längre tid till brott, större brottförlängning och kontraktion. 9, I a

ASEA-ATOM KM 8f-28 8 De hade inga IGSCC-sprickor. Brottsprickan var belägen i ostabiliserat svetsgods som har marginellt lägre mekanisk hållfasthet än det stabiliserade grundmaterialet. (Fig 7 och 8). Undantag var prov nr 7, där brottsprickan gick långt borta från svetsen. Prov nr 7 och 8 av material med hög kolhalt gav ganska avvikande resultat. Metallografisk undersökning avslöjade, att IGSCCsprickan i prov nr 8 har uppstått i grundmaterialet mycket nära smältgränsen, men den har propagerat mycket långsamt bortåt smältgränsen. I prov nr 7 startade IGSCC-sprickan längre borta från svetsen, men den fortskred sedan längs smältgränsen. De IGSCC-brottområdena var mycket tydliga. Prov nr 8 av material med låg kolhait hade brottsprickan i det ostabiliserade svetsmaterialet, där transkristallin spänningskorrosion kunde observeras. SLUTSATS FINANSIERING De redovisade resultaten visar klart att zoner i grundmaterialet närmast smältgränsen i svetsat stabiliserat rostfritt stål är känsliga för interkristallin spänningskorrosion i BWR-miljö. Genom att sänka kolhalten i sådant material kan IGSCC undvikas. Denna Rapport har finansierats av SKI, Statens Vattenfallsverk, OKG och ASEA-ATOM. 2 S

ik4c 74 3»ell Svetsdata n 'ts Rotsträng FylInadssträng Normal Strömstyrka Hög A Spänning V Elektrod mm Ant- a strängar i o 6 7 8 22 23 22 24 2.5 4, 2,5 5, 7 6 65 8 9 22 23 22 24 2,5 4, 2,5 5. 7 6

Bl <ao4c 74-3» ft- Tabel 2 - CERT-resul tat för Ti-stabi iserat rostfritt st'i' i vatten nu^d 8 ppm a vid 286 C Prov nr C-halt % Ström- ) styrka vii svetsning Sensitisering vid 68 C Töjn hast s" Tid till brott, h Max spänning N/mm 2 Brottförlängning Kontraktion Z ICSCCbrott TSCCbrott % Dukti.t brott % Sprickans avstånd, mm Antal sek sprickor Anm 2 3 4 5 6 7 8 2,78 II ti II II t II It hög (A) h hög (A) h normal 'A) normal (A) h h hög (A) 5 min hög (A) 5 min normal (A) normal (A) 5 min 5 min hög (B) - normal (B) - normal (B) - 2,-O~ 7 2 ' ' ~6 2> ' -6 2,-~ 2,l-~* 2,- ' 2,-, 2,no ' 2,- 2,l'~J 2,- 83 4 29 3 3 9 56 296 23 24 3 335 435 52 46 47 365 46 465 43 5 48 3 8 6 7 8 7 2 3 5 9 23 3 7 23 2 5 23 4 33 33 38 25 8 26 5 5 5 2 35 47 22 5 6 2 8 5 53 53 82 59 79 29 32 8 64 8 85 3),3,3,3,5,5,4,5,5,5,3 4 8 Fig 5 Fig och 2 Fig 3 och 6 Fig < 5 6 7 8,5 It II It hög (A) 5 min hög (A) - normal (A) - normal (A) 5 min 2,l-~* 2,l-~ b 2,- 2,- 47 4 57 24 55 495 475 435 28 26 38 5 5 56 68 25,5 24 99,5 76 3) 3) 3, 3) 4 Fig 7 Fig 8 ) Svetsdata enl tabell 2) Avstånd huvudsprickans mynning - smältgräns 3) Huvudsprickan i svetsmaterialet

Bl 84 c M-Ot 3. C-halt i stålet hög låg Prov nr 5 5 Tid till brott, h 3 47 Max spänning, N/ram 2 47 55 Brottförlängning, 2. 8 28 Kontrakt ion % 2 5 IGSCC-brott % 5 TSCC-brott % 6 Duktilt brott % 79 Sprickans avstånd, mm,5 2) Antal sekundärsprickor 4 ] i i H! hög låg 6 23 4 43 495 3 26 33 56 35 64,5 2) 8 hög hög låg 2 7 24 3 57 5 48 475 5 9 38 33 38 68 5,5 8 85 99,5,5,3 3, hög hög låg 7 8-8 56 296 24 46 465 435 2 5 23 4 25 5 2 8 24 32 8 76,4,5 2) 4 ) Avstånd huvudsprickans mynning - smältgräns 2) Huvudsprickan i svetsmaterialet

ASEA-ATOM frs:-jrir,i 2 7 Fig 2 Prov nr 6 Detalj av interkristallin brottyta Förstoring 2

ASEA-ATOM I: f» Fig 3 Prov nr Z IGSCC och % TSCC Förstoring 3 C» Fig 4 Prov nr 2 IGSCC och 5 Z TSCC Förstoring 3

ASEA-ATOM Fig 5 Prov nr 5 Tvärsnitt visande läget av huvudbrottets interkristallina del i förhållande till svetsen Förstoring 6 O Fig 6 Prov nr Tvärsnitt visande huvudbrottet i förhållande till svetsen Förstoring 32 2 s

ASEA-ATOM Prov nr 5 av material med,3 % duktilt brott Förstoring 27 8 Fig 8 Prov nr 6 av material med,5 Z kol % duktilt brott Förstoring 3 i s