A heat-resistant steel tube from an ammonia plant made of modified HP40 steel that failed after short-term service is studied for damage mechanism. The assessment of material degradation is carried out using optical microscopy, scanning electron microscopy in combination with energy dispersive spectroscopy analysis, x-ray diffraction analysis, and mechanical tests. Results show that precipitation of the chromium-rich carbides induces the coalescence of grain boundaries. Significant growth and poor distribution of secondary carbides are also noticed through the matrix, which lead to a reduction of material ductility even after a short-term service. The main cause of failure appears to be damaged catalyst. Such a problem can cause a rise in temperature leading to localized overheating in the lower part of the tube. Overheating is primarily responsible for significant degradation in microstructure, creep strength, and mechanical properties of the tube.Key words: heat-resistant steel, carbide, damage mechanism, overheating, creep.Для встановлення механізму руйнування було вивчено виготовлену з мо-дифікованої жароміцної сталі НР40 трубу з аміячного заводу, що вийшла з ладу після короткотермінового використання. Вивчення деґрадації ма-теріялу було проведено за допомогою оптичної та сканівної електронної мікроскопій у комбінації з енергодисперсійною спектроскопічною аналі-зою, рентґенодифракційними дослідженнями та механічними випробу-ваннями. Встановлено, що виділення насичених Хромом карбідів викли-кає коалесценцію меж зерен. Також встановлено істотне зростання та ро- Ключові слова: жароміцна сталü, карбід, механізм пошкодження, пере-грів, плазучістü.Для установления механизма разрушения бûла изучена изготовленная из модифицированной жаропрочной стали НР40 труба с аммиачного завода, вûшедшая из строя после кратковременного исполüзования. Èзучение деградации материала бûло проведено с помощüю оптической и сканиру-ющей электронной микроскопий в комбинации с энергодисперсионнûм спектроскопическим анализом, рентгенодифракционнûми исследовани-ями и механическими испûтаниями. Óстановлено, что вûделение насû-щеннûх хромом карбидов вûзûвает коалесценцию границ зёрен. Также установлено существенное увеличение и разрежённое распределение вто-ричнûх карбидов в матрице, что приводит к снижению пластичности ма-териала даже после кратковременного исполüзования. Îсновной причи-ной вûхода труб из строя является повреждённûй катализатор. Эта про-блема может вûзватü повûшение температурû, что приводит к локалüно-му перегреву в нижней части трубû. Èменно перегрев, в первую очередü, ответственен за существеннûе деградацию микроструктурû, ухудшение границû ползучести и механических свойств трубки.Ключевые слова: жаропрочная сталü, карбид, механизм повреждения, перегрев, ползучестü.
A heat resistant cast steel tube from an ammonia plant made of modified HP40 steel that failed after seven years of service was investigated for damage mechanism. The assessment of material degradation was carried out using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) in combination with energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis and mechanical tests. The main cause of failure appears to be overheating and localized corrosion along the network of intergranular carbides. Failed portion of the tube showed that the interdendritic eutectic carbides had coarsened, secondary carbides were precipitate and strongly coaresned within the austenitic regions. Witch decrease the mechanical strength and ductility of the service exposed tube compared with the as cast tube. Presence of unacceptable impurities like chlorine in the internal working gas destroy the protective oxide layer leading to penetration of corroding elements and degradation of service life of the tube.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.