Struktura i właściwości powłok ze stopów Inconel 625 i 686 napawanych metodą CMT na rury i ściany szczelne kotłów energetycznych

Transkrypt

1 Inżynieri Mteriłow 6 (208) (2015) DOI / Copyright SIGMA-NOT MATERIALS ENGINEERING Struktur i włściwości powłok ze stopów Inconel 625 i 686 npwnych metodą CMT n rury i ściny szczelne kotłów energetycznych Jn Kusiński *, Mrek Blichrski, Łuksz Cieniek, Stnisłw Dymek, Mgdlen Rozmus-Górnikowsk, Monik Soleck, Ktrzyn Fryj AGH Akdemi Górniczo-Hutnicz, Wydził Inżynierii Metli i Informtyki Przemysłowej, * kusinski@gh.edu.pl Structure nd properties of Inconel 625 nd 686 weld overlys deposited onto oiler pipes nd memrne wlls y the CMT technique In the pper results of complex microstructurl, microchemicl, mechnicl nd corrosion resistnce investigtions of Inconel 625 nd 686 weld overlys deposited onto oiler pipes nd memrne wlls, which re used within oilers for wste incinertion, re descried. The memrne wlls nd oiler pipes (mde of 16Mo3 steel) were weld overlid in the SEFAKO S.A. using CMT (Cold Metl Trnsfer) technique. The verge thickness of weld deposited cotings ws out 2.5 mm, while thickness of the het ffected zone in pipes out 0.6 mm. The microstructure nd chemicl composition of the deposited cotings were nlyzed using light, scnning nd trnsmission electron microscopes connected to n energy dispersive X-ry nlyzer (EDS) pprtus. The chemicl composition vritions in the content of Ni, Fe, Cr, Mo nd N in the direction perpendiculr to the cotings surfce nd dendritic microsegregtion were exmined. Moreover, mechnicl properties were determined using tensile test smples mde of overlid pipes nd memrne wlls. Exmintions showed high strength nd plsticity of the Inconel 625 nd 686 weld overlid oiler pips nd memrne wlls. EDS Microproe mesurements of the Inconel 625 nd 686 weld overlys showed the Fe content rpidly decresing in the direction from the Fe-rich sustrte towrds the coting to the level of 5 wt % within 30 μm, nd ner the coting surfce the Fe content reches level of only out 3%. Reserch showed tht due to microsegregtion tht occurs during the process of solidifiction of the Inconel 625 weld overlys, the cores of the dendrites re richer in Ni, Fe nd Cr, while the res etween dendrite rms, the so-clled interdendritic regions, re richer in Mo nd N. It ws shown tht W in 686 lloy segregtes much less thn N in Inconel 625 cotings. Microstructurl nlysis of the deposited cotings showed tht the Inconel 686 weld overlys exhiit higher level of structurl homogeneity when compred to the Inconel 625, which results in etter corrosion resistnce of the Inconel 686 weld overlys when tested t 650 C in the corrosive sh environment during incinertion of wste. Key words: Inconel 625 nd 686, CMT weld overlys, microstructure, chemicl composition, segregtion, high temperture corrosion. W rtykule zprezentowno wyniki kompleksowych dń mikrostruktury, skłdu chemicznego, włściwości mechnicznych orz odporności korozyjnej dotyczących powłok ze stopów Inconel 625 orz 686 npwnych n rury i ściny szczelne kotłów energetycznych przeznczonych do splni odpdów. Ściny szczelne i rury kotłów wykonne ze stli 16Mo3 zostły npwne metodą CMT (Cold Metl Trnsfer przenoszenie zimnego metlu) w SEFA- KO S.A. Gruość npwnych powłok wynosił średnio ok. 2,5 mm, strefy wpływu ciepł w rurch ok. 0,6 mm. Bdni mikroskopowe prowdzono z wykorzystniem: mikroskopii świetlnej i elektronowej (skningowej i trnsmisyjnej), rentgenowskiej nlizy fzowej i mikronlizy skłdu chemicznego techniką EDS. Bdno zminy skłdu chemicznego n przekroju powłok orz segregcję dendrytyczną pierwistków. Pondto dno wytrzymłość npwnych rur i ścin szczelnych orz zminy twrdości n grnicy wtopieni i w strefie wpływu ciepł orz n gruości powłoki. Próy wytrzymłościowe wykzły, że rury i ściny szczelne npwne stopmi Inconel 625 orz 686 wykzują dużą wytrzymłość orz plstyczność. Mikronliz zwrtości żelz w powłokch ze stopów Inconel 625 orz 686 pokzł, że jego koncentrcj szyko zmniejsz się do poziomu poniżej 5% ms. w odległości ok. 30 μm od linii wtopieni, niski poziom zwrtości Fe (poniżej 3% ms.) utrzymuje się również w strefie przypowierzchniowej powłoki. Bdni wykzły, że w wyniku mikrosegregcji zchodzącej w trkcie krzepnięci npwnych powłok rdzenie dendrytów są ogtsze w Ni, Fe i Cr, ntomist oszry międzydendrytyczne w Mo orz N (w przypdku stopu 625). Wykzno, że W w powłokch ze stopu 686 segreguje w zncznie mniejszym stopniu niż N w powłokch z Inconelu 625. Anliz mikrostruktury z wykorzystniem mikroskopii elektronowej skningowej i trnsmisyjnej wskzuje n zncznie mniejszą niejednorodność powłok ze stopu Inconel 686 w porównniu z powłokmi ze stopu Inconel 625. co w przypdku Inconel 686 skutkowło większą odpornością n korozję wysokotemperturową w popiołch ze splrni odpdów niż Inconelu 625. Słow kluczowe: Inconel 625 i 686, powłoki CMT, mikrostruktur, skłd chemiczny, segregcj, korozj wysokotemperturow. 1. WPROWADZENIE Doór stopów do npwni ociążonych cieplnie elementów kotłów energetycznych orz optymlizcj metody i prmetrów tego procesu pozwlją n uzysknie odpowiedniej jkości powłok, skutecznie wydłużjąc czs ich eksplotcji w środowisku korozyjnym o wysokiej gresywności. Ze względu n to, że spliny tworzące się podczs wysokotemperturowej utylizcji odpdów zwierją rdzo gresywne i szkodliwe dl środowisk związki, m.in. sirczki, chlorki i fluorki, elementy kotłów energetycznych chroni się przed gresywnym oddziływniem produktów splni przez stosownie rur dwuwrstwowych, wykłdzin cermicznych czy npwnie stopmi o dużej odporności korozyjnej i żroodporności [1 4]. Od wielu lt w urządzenich energetycznych dl wydłużeni czsu ich eksplotcji w środowisku korozyjnym o wysokiej gresywności są stosowne powszechnie powłoki ze stopów n zie niklu, z grupy Inconeli [1, 2, 4]. Stopy te wykzują rdzo dore włściwości użytkowe, co wynik między innymi stąd, że są one odporne w szerokim zkresie tempertury n oddziływni środowisk korozyjnego, w szczególności n korozję wżerową i szczelinową. Przy dorej odporności korozyjnej n dziłnie produktów splni, czyli n dziłnie gresywnego środowisk w wysokiej temperturze prcy, stopy te łączą w soie wysoką żrowytrzymłość przy jednocześnie dorej żroodporności. Brdzo wżną cechą Inconeli (np.: 625, 686, 718 czy 825) jest tkże to, że są rdzo dorze spwlne [5]. NR 6/2015 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 363

2 Procesy npwni tymi stopmi, mikrostruktur, skłd chemiczny orz włściwości ntykorozyjne npoin, zwłszcz ze stopu Inconel 625, są szeroko opisne w literturze [1, 3, 5 7]. W osttnich ltch w procesch npwni i spwni łukowego corz powszechniej jest wykorzystywne npwnie z impulsowym podwniem drutu, tzw. proces CMT (cold metl trnsfer przenoszenie zimnego metlu). Technologi npwni CMT jest zncznie mniej energetyczn w porównniu z trdycyjnymi procesmi npwni, co pozwl regulowć gruość wrstwy przetopionej, tym smym ogrniczyć udził mteriłu podłoż (głównie Fe) w npoinie [7 10]. Mikrostruktur npoin orz ich skłd chemiczny (zwłszcz zwiększon zwrtość żelz), jk również równomierne rozmieszczenie pierwistków w npoinch (powstjące w czsie krzepnięci stopów różnice w skłdzie chemicznym) mją wpływ n ich wysokotemperturową odporność korozyjną w gresywnym środowisku. Wielu utorów, nlizując proces krzepnięci stopu Inconel 625 wykzło [5, 6, 11, 12], że skłonność poszczególnych pierwistków do segregcji w osi dendrytów, jk i w przestrzenich międzydendrytycznych zleży od ich prmetru k równowgowego współczynnik podziłu pierwistków pomiędzy fzę stłą i ciekłą n froncie krzepnięci, określnego doświdczlnie przez wyznczenie z pomocą mikronlizy rentgenowskiej stężeni pierwistk w rdzeniu dendrytu lu komórki, C rdz, i jego stężenie średnie w nlizownym oszrze powłoki, C o, gdyż: k = C rdz /C o [6]. Wykzno, że pierwistki, dl których prmetr k < 1 wykzują tendencję do segregcji w przestrzenich międzydendrytycznych, ntomist te, dl których wrtość prmetru k > 1 segregują do osi dendrytów. Końcow segregcj pierwistków sustytucyjnych w npoinie jest ztem determinown głównie prmetrem k, pierwistki, dl których prmetr k jest mły, wykzują silną tendencję do segregcji. W stopch z grupy Inconel dl pierwistków o zliżonej wielkości średnicy tomu do tomów Ni, tj. Fe, Cr i Co, wrtości k są liskie jedności, również dl W wrtość k jest lisk 1. Dl Mo wrtość k wynosi 0,80 0,85 i mleje ze zwiększeniem się zwrtości Fe w stopie. Jeszcze mniejsz wrtość prmetru k jest dl N, ok. 0,5, i również mleje ze zwiększeniem się zwrtości Fe w stopie. Dltego segregcj dendrytyczn Mo i N w stopch n osnowie Ni zwiększ się ze wzrostem zwrtości Fe [13]. DuPont [6] wykzł, że rozpuszczone w powłoce żelzo z podłoż jest przyczyną zwiększonej skłonności pierwistków do segregcji w stopie Inconel 625. Fzy tworzone z pierwistków, które wykzują tendencję do segregowni w przestrzenich międzydendrytycznych krystlizują jko osttnie (w osttnim etpie procesu krzepnięci). Przy dużej szykości chłodzeni, któr towrzyszy procesowi krzepnięci npwnych powłok, pierwistki te w wyniku rekcji eutektycznej tworzą często węgliki typu MC lu fzy międzymetliczne. Podonego zchowni się pierwistków możn spodziewć się w stopie Inconel 686 [12], z tą różnicą, że w stopie tym występuje zwiększon zwrtość Mo (do 16,2% ms.), zmist N występuje W. Podczs krzepnięci npoin ciekły stop wzogc się w Mo i W, w wyniku czego w końcowym jego etpie wydzielją się fzy TCP (topologiclly close-pcked, np. fz Lves). Celem dń ył szczegółow nliz mikrostruktury i jednorodności skłdu chemicznego z wykorzystniem mikroskopii świetlnej, elektronowej skningowej i trnsmisyjnej orz mikronlizy rentgenowskiej, jk również określenie włściwości mechnicznych i odporności n korozję wysokotemperturową powłok ochronnych ze stopu niklu Inconel 625 i 686 wytworzonych techniką CMT n rurch i ścinch szczelnych kotłów energetycznych przeznczonych do splni odpdów. 2. MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ Bdni prowdzono n odcinkch rur i ścin szczelnych kotłów ze stli 16Mo3 npwnych Inconelem 625 i 686 metodą CMT w SEFAKO S.A. Skłd chemiczny stli orz drutów do npwni podno w teli 1. Rury npwno owodowo w pozycji poziomej, ntomist ściny szczelne w pozycji pionowej od góry do dołu. Npwnie prowdzono w tmosferze gzowej rgonu. W procesie npwni rur stosowno: ntężenie prądu I = 200 A, npięcie V = 20 V, szykość wypływu rgonu 17 l/min, szykość podwni drutu v = 0,8 m/min, prędkość orotową rury ω = 4,5 or/min orz przesunięcie osiowe (szerokość ściegu) l = 2,8 mm. W czsie npwni zrówno rury, jk i ściny szczelne yły chłodzone ieżącą wodą przepływjącą przez wnętrze rur. Dl osiągnięci zdnej gruości powłoki stosowno npwnie jedno- lu dwuwrstwowe. Z wycinków rur i ścin szczelnych (rys. 1) porno próki do dń mikrostruktury i skłdu chemicznego. Bdni mikrostruktury przeprowdzono z pomocą mikroskopu świetlnego Axio Imger MAT orz mikroskopów skningowych Hitchi S-3500N i FEI Nov NnoSEM 450 (z EDS orz WDS firmy EDAX) i trnsmisyjnego 200 kv JEOL JEM-2010ARP. W przypdku rur dni prowdzono n zgłdch równoległych do osi i prostopdłych do ściny, w przypdku ścin n zgłdch prostopdłych do osi rur w ścinie. Wyszlifowne i wypolerowne zgłdy trwiono dwustopniowo: 3% nitlem (w celu ujwnieni mikrostruktury podłoż) orz elektrolitycznie w 10% wodnym roztworze CrO 3 przy npięciu 2 V (w celu ujwnieni mikrostruktury powłoki). N zgłdch metlogrficznych przeprowdzono pondto jkościową i ilościową nlizę skłdu chemicznego z pomocą spektroskopii promieniowni rentgenowskiego z dyspersją energii (EDS), któr oejmowł podstwowe pierwistki wchodzące w skłd dnych npion: Ni, Cr, Mo, N, W i Fe. Pondto dl wyrnych miejsc wykonno mpy rozmieszczeni podstwowych pierwistków stopu orz określono ich zwrtości w osi dendrytów orz zwrtości średnie w nlizownych oszrch powłoki. N podstwie otrzymnych wyników sporządzono wykresy zleżności zwrtości nlizownych pierwistków (% ms.) od odległości od powierzchni wtopieni. Z rur orz ścin szczelnych npwnych oydwom dnymi stopmi Inconel 625 i 686 (npwnych dwuwrstwowo) wycięto próki do dń wytrzymłościowych. W celu określeni odporności powłok z npoin ze stopu Inconel 625 orz 686 przygotowno próki do dń korozyjnych o wymirch mm, które nstępnie umieszczno w tyglch cermicznych i zsypno popiołem pochodzącym ze splni odpdów. Tygle umieszczno w piecu ngrznym do 650 C, gdzie pozostwły w tmosferze powietrz przez 500 i 1000 godzin. Po próie Tel 1. Skłd chemiczny drutu do npwni ze stopów Inconel 625 orz 686 orz mteriłu podłoż, % ms. Tle 1. Chemicl composition of Inconel 625 nd 686 wires nd sustrte, wt % Stop Ni Cr Mo Fe W N Mn Si C Inconel 625 reszt 22,24 9,14 0,31 3,46 0,01 0,07 0,01 Inconel 686 reszt 20,14 15,0 0,07 4,31 0,34 0,03 0,01 Stl 16Mo3 <0,30 0,30 reszt 0,65 <0,35 0,16 Rys. 1. Frgmenty rury npwnej stopem Inconel 625 () orz ściny szczelnej npwnej stopem Inconel 686 (); npwno techniką CMT w SEFAKO S.A. Fig. 1. Frgments of pipe weld-cld with Inconel 625 () nd pnel wll (), weld cldded with Inconel 686 using CMT technique in SEFAKO S.A. 364 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ROK XXXVI

3 korozyjnej próki poddno dniom mikrostruktury i skłdu chemicznego z wykorzystniem mikroskopii świetlnej i elektronowej skningowej orz mikronlizy rentgenowskiej. N podstwie wyników dń mikrostruktury i skłdu chemicznego określono i porównno zsięg zmin korozyjnych w oydwu rodzjch dnych powłok. 3. WYNIKI I ICH DYSKUSJA Wstępne dni rur i ścin szczelnych npwnych stopem Inconel 625 orz 686 oejmujące kontrolę chropowtości, nieniszczące dni penetrcyjne i ultrdźwiękowe wykzły, że npoiny chrkteryzowły się wysoką jkością orz równomiernością rozłożeni ściegów. Mkroskopowe orzy wycink rury npwnej stopem Inconel 625 i ściny szczelnej npwnej stopem Inconel 686 przedstwiono n rysunku 1 i. Prktycznie nie oserwowno wd w postci porów ądź rku przetopieni. N rysunkch 2 i 3 c przedstwiono reprezenttywne wyniki dń mikrostruktury powłok z wykorzystniem mikroskopii świetlnej. Gruość powłoki n npwnych rurch wynosił od 2,4 3,1 mm ntomist n ścinch szczelnych ył większ, w grnicch od 2,7 4,4 mm. Powłoki wykzły rdzo dorą jkość połączeni z podłożem. Stopień wzjemnego zchodzeni poszczególnych ściegów wynosił ok. 70%. Ze względu n to, że technologi npwni CMT jest zncznie mniej energetyczn w porównniu z trdycyjnymi procesmi npwni gruość strefy wpływu ciepł w podłożu nie przekrczł 0,6 mm. W rurch npwnych są wyrźnie widoczne nstępujące strefy: npoin, sło trwiąc się stref częściowego wymieszni (rys. 2), ciemno trwiąc się stref wpływu ciepł orz mterił rodzimy. Rysunek 3 przedstwi mkroskopowy orz frgmentu ściny szczelnej, tzw. okulry, npwnej dwiem wrstwmi stopu Inconel 686 orz orzy mikrostruktury w oszrze rury (rys. 3) orz płetwy (rys. 3c). Nleży zuwżyć, iż powłoki wytworzone n ścinch szczelnych zrówno w oszrze płetwy, spoiny, jk i rury chrkteryzowły się dorą jkością powierzchni, dorym metlurgicznym połączeniem z podłożem, wąską strefą wpływu ciepł orz odpowiednią gruością (średni gruość powłoki wynosił ok. 2,5 mm. N rysunku 4 przedstwiono orzy SEM pokzujące mikrostrukturę npoin wykonnych z Inconelu 625 (rys. 4) orz 686 (rys. 4) z widocznymi wydzielenimi w grnicch międzydendrytycznych. W porównniu ze stopem Inconel 625 w npoinch ze stopu 686 jest widoczn wyrźnie mniejsz licz wydzieleń w przestrzenich międzydendrytycznych, co jest związne z mniejszą segregcją pierwistków w tym stopie. Jk owiem wykzno w poprzednich pulikcjch [7, 14,15], w npoinch ze stopu Inconel 625 występuje siln segregcj N, Mo i Cr do przestrzeni międzydendrytycznych, ntomist w npoinch ze stopu Inconel 686 oserwowno segregcję Mo i Cr do przestrzeni międzydendrytycznych, W (który w tym stopie występuje zmist N) prktycznie nie segreguje podczs krystlizcji ądź jedynie segreguje w niewielkim stopniu, wchodząc z Mo i Cr w skłd wydzieleń fzy TCP. Bdni [14, 15] potwierdziły opisną szeroko w literturze [5, 6, 11] regułę, że pierwistki Mo i Cr (dl których prmetr k < 1) wykzują tendencję do segregcji do przestrzeni międzydendrytycznych, ntomist te, dl których wrtość prmetru k > 1 (w tym stopie głównie Ni) segregują do osi dendrytów. Oliczone wrtości prmetru k n postwie pomirów koncentrcji techniką EDS wynoszą: Mo 0,85, Cr 0,98, W 1, Fe 1, Ni 1,05 [15]. Niezleżnie od rodzju stopu (Inconel 625 lu 686) zstosownego do npwni nliz skłdu chemicznego wzdłuż linii wykonn n cłej gruości npoin n rurch i ścinch szczelnych wykzł, że skłd chemiczny wyrźnie zmieni się n grnicy wtopieni i w strefie częściowego wymieszni [14, 15]. Zwrtość Fe w strefie częściowego wymieszni (o gruości ok. 25 μm) jest wyrźnie większ niż w npoinie i mleje w kierunku od podłoż do powierzchni npoiny. Przyczyną zwiększonej zwrtości Rys. 2. Struktur npoiny ze stopu Inconel 625 npwnej n rurę Fig. 2. Structure of the Inconel 625 weld-cld on the pipe c rur płetw rur Rys. 3. Struktur dwuwrstwowej powłoki ze stopu Inconel 686 nniesionej n ścinę szczelną: ) mkrostruktur powłoki i rury w ścinie szczelnej, ) mikrostruktur powłoki n rurze w ścinie szczelnej, c) mikrostruktur grnicy płetw/rur Fig. 3. Structure of the two lyer Inconel 686 cld deposited on wterwll tuing: ) mcrostructure of the wll tuing frgment, ) microstructure of the two-lyer weld-cld on the tue, c) microstructure of the two-lyer weld-cld t the fin/tue oundry Fe w strefie częściowego wymieszni i w powłoce jest przetopienie i rozpuszcznie w nnoszonym mterile mteriłu podłoż. W odległości ok. 0,5 mm od grnicy wtopieni zwrtość Fe zmniejsz się do ok. 1% ms., ztem zncznie poniżej poziomu wymgnego przez odiorców urządzeń energetycznych (~5% ms). N rysunku 5 pokzno typowe wydzielenie fzy TCP oserwowne w stopie Inconel 686. Oecność tych wydzieleń wykzno już w dnich z wykorzystniem SEM i EDS [15]. N rysunku 6 pokzno wyniki NR 6/2015 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 365

4 25 m 25 m Rys. 4. Mikostruktur npoin z Inconelu 625 () orz Inconelu 686 () z widocznymi wydzielenimi w grnicch międzydendrytycznych; SEM Fig. 4. Microstructure of the Inconel 625 () nd Inconel 686 () weldclds, with the precipittes in the interdenditic res; SEM Rys. 5. Orzy TEM wydzieleń fzy TCP oserwownych w przestrzeni międzydendrytycznej: ) pole jsne, ) pole ciemne orz dyfrkcj z zznczonym refleksem, w którym wykonno pole ciemne Fig. 5. TEM imges showing of the TCP phse precipitte oserved in the interdendritic re: ) right fiels, ) drk field c d Rys. 6. Wykresy rozciągni próek wykonnych z odcinków rur i ścin npwnych stopem Inconel 686 (, ) orz ze ściny i płskownik npwnych stopem Inconel 625 (c, d) orz orz dnych próek Fig. 6. Stress strin curves for smples mde of weld-cld with Inconel 686 tue nd wter-wll tuing frgments (, ) s well s weld overlid with Inconel 625 wter-wll tuing frgments (tues nd fines c, d) nd representtive imge of tested smples N rysunku 7 przedstwiono spektrogrm EDS pokzujący oecność pierwistków w skłdzie popiołu (31,4% C, 5,4% Si, 4,9% S, 1,4% N, 1% Mg, 2,7% Al, 1,5% Cl, 1% K, 1% Ti, 10,3% C orz 37,4% O % ms., ilościowo wg nlizy WDS), który wykorzystywno w próch korozyjnych. N rysunkch 8 i 9 przedstwiono orzy SEM przekrojów poprzecznych wrstwy powierzchniowej orz mpy rozmieszczeni pierwistków (Ni, Cr, O Mo, W, N) w nlizownym oszrze npoin ze stopu Inconel 625 (rys. 8) i Inconel 868 (rys. 9) po próie korozyjnej w temperturze 650 C przez 1000 godzin, w popiele pochodzącym ze splni odpdów. W przypdku oydwóch rodzjów powłok podczs długotrwłej próy korozyjnej pomiędzy rdzeniem metlicznym i pierwotną, zwrtą, zewnętrzną wrstwą zgorzeliny wytworzył się porowt wrstw wewnętrzn. W oydwóch przypdkch oserwowno, że w trkcie próy korozyjnej zchodzi proces wewnętrznego utlenini, przy czym w powłoce ze stopu Inconel 625 stref wewnętrznego utlenini po próie przez 500 godz. wynosi pond 25 μm i jest pond dwukrotnie grusz niż w powłokch ze stopu Inconel 686 (ok. 10 mm). Wydłużenie czsu trwni próy korozyjnej do 1000 godz. spowodowło dlszy postęp procesu korozji, jednk już w reltywnie mniejszym stopniu niż w okresie pierwszych 500 godz. Bdni z wykorzystniem mikronlizy rentgenowskiej wykzły, że w skłd zewnętrznej wrstwy zgorzeliny w powłokch Inconelu 625 wchodzą N, Mo orz Ni, ntomist wewnętrzną wrstwę zgorzeliny stnowią głównie tlenki Cr. Zgorzelin wytworzon n powłoce ze stopu Inconel 686 wykzywł rdziej zwrtą udowę, w skłd tlenków wrstwy zewnętrznej wchodziły głównie W, Mo, Ni i Fe, ntomist wewnętrzną wrstwę zgorzeliny stnowiły tlenki ogte w Cr, W orz Mo. W przypdku ou rodzjów powłok odrdzeniowej dyfuzji Cr i pozostłych pierwistków towrzyszy dordzeniow dyfuzj tlenu. Oszry zuożone w Cr orz N w npoinch ze stopu 625 są wzogcone w Ni orz w Mo, ntomist w npoinch ze stopu 686 oszry te są wzogcone głównie w Ni. 4. PODSUMOWANIE Przeprowdzone dni wykzły, że stopy Inconel 625 orz 686 możn z powodzeniem npwć metodą CMT n rury i ściny szczelne kotłów. Npwne powłoki chrkteryzowły się wysoką jkością orz równomiernością rozłożeni ściegów. Prktycznie nie oserwowno wd w postci porów ądź rku przetopieni. Gruość npoin wynosił średnio ok. 2,5 mm, strefy wpływu ciepł w rurch ze stli 16Mo3 ok. 0,6 mm. Próy wytrzymłościowe dń wytrzymłościowych oprcowne n podstwie próy rozciągni próek pornych ze ściny szczelnej npwnej stopem Inconel 686 (dwuwrstwowo) (rys. 6) i rury (rys. 6) orz ściny szczelnej npwnej stopem Inconel 625 ze strefy rury (rys. 6c) orz płetwy rys. 6d). Średni wytrzymłość dnych próek wynosił MP dl npwnych stopem 686 orz MP dl próek npwnych stopem 625. Ntomist średnie wydłużenie wynosiło odpowiednio: ok. 24% orz 29%. Średni twrdość npoin ze stopu Inconel 686 (po npwniu dwuwrstwowym) zwiększł się z 285 HV dl stnu po npwniu do 306 HV po 5% odksztłceni, 307 HV po 10%, 347 HV po 15% i 350 HV po rozerwniu. Ntomist średni twrdość podłoż zwiększł się od 191 HV dl stnu wyjściowego do 191 HV po 5%, 208 HV po 10%, 218 HV po 15% odksztłceni i 245 HV po rozerwniu próki. Rys. 7. Spektrogrm EDS pokzujący pierwistki oecne w popiele zstosownym w procesie korozji Fig. 7. EDS spectrum showing elements present in the sh used in corrosive test 366 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ROK XXXVI

5 Rys. 8. Mpy powierzchniowego rozmieszczeni Cr, O, N, Mo orz Ni w oszrze pokznym n orzie SEM, orzujące segregcję pierwistków podczs próy korozyjnej (650 C/1000 h), w powłoce ze stopu Inconel 625 Fig. 8. Elementl distriution mps of Cr, O, N, Mo nd Ni in the re presented in SEM imge, showing elements segregtion during the corrosion test (650 C/1000 h) of Inconel 625 coting Rys. 9. Mpy powierzchniowego rozmieszczeni Cr, O, N, Mo orz Ni w oszrze pokznym n orzie SEM, orzujące segregcję pierwistków podczs próy korozyjnej (650 C/1000 h), w powłoce ze stopu Inconel 686 Fig. 9. Elementl distriution mps of Cr, O, W, Mo nd Ni in the re presented in SEM imge, showing elements segregtion during the corrosion test (650 C/1000 h) of Inconel 686 coting wykzły, że rury npwne stopmi Inconel 625 orz 686 wykzują dużą wytrzymłość orz plstyczność. Średni wytrzymłość dnych próek wynosił MP dl npwnych stopem 686 orz MP dl próek npwnych stopem 625. Ntomist średnie wydłużenie wynosiło odpowiednio: ok. 24% orz 29%. Mikronliz zwrtości żelz n przekroju npoin wykzł, że jego zwrtość szyko mleje poniżej 5% ms., niski poziom jego zwrtości (ok. 1% ms. Fe) utrzymuje się również w strefie przypowierzchniowej powłoki. Wykzno, że W w npoinch ze stopu Inconel 686 segreguje w zncznie mniejszym stopniu niż N w npoinch ze stopu Inconel 625 [7, 14, 15]. Anliz mikrostruktury z wykorzystniem mikroskopii elektronowej skningowej i trnsmisyjnej wskzuje n zncznie mniejszą niejednorodność npoin ze stopu Inconel 686 w porównniu z npoinmi ze stopu Inconel 625 [7, 14, 15]. Tym smym większą odporność n korozję wysokotemperturową w popiołch ze splni odpdów próek pornych z rur i ze ścin szczelnych kotłów energetycznych powleknych stopem Inconel 686 możn tłumczyć większą jednorodnością chemiczną i strukturlną tych powłok. PODZIĘKOWANIA Prc zostł sfinnsown jko część projektu dwczego PBS1/B5/4/2012 finnsownego przez NCBiR w ltch LITERATURA [1] Nowcki J., Wypych A.: Mikrostruktur i odporność n wysokotemperturowe utleninie npoin ndstopu Inconel 625 n stli niskostopowej. Biuletyn Instytutu Spwlnictw 5 (2010) [2] Lee S., Themelis N. J., Cstldi M. J.: High temperture corrosion in wste to energy oilers. Journl of Therml Spry Technology 16 (2007) 1 7. [3] Admiec P., Admiec J.: Aspekty npwni stopmi Inconel 625 i 686 elementów w kotłch do splni odpdów. Przegląd Spwlnictw 5-6 (2006) [4] Admiec J.: High temperture corrosion of power oiler components cldded with nickel lloys. Mterils Chrcteriztion 60 (2009) [5] DuPont J. N., Lippold J. C., Kiser S. D.: Welding metllurgy nd weldility of nickel se lloys. A John Wiley & Sons, Inc., Puliction, New Jersey (2009). [6] DuPont J. N.: Solidifiction of n lloy 625 weld overly. Metllurgicl nd Mterils Trnsctions A 27A (1996) [7] Rozmus-Górnikowsk M., Blichrski M., Kusiński J., Pćko M., Kusiński L., Mrszycki M.: Wpływ sposou npwni rur kotłowych n ich mikrostrukturę i włsności. Hutnik Widomości Hutnicze 79 (4) (2012) [8] Iordchescu D., Quintino L.: Steps towrds new clssifiction of metl trnsfer in gs metl rc welding. Journl of Mterils Processing Technology 202 (2008) [9] Pickin C. G., Willims S. W., Lunt M.: Chrcteriztion of the cold metl trnsfer (CMT) process nd its ppliction for low dilution cldding. Journl of Mterils Processing Technology 211 (2011) [10] Bruckner J.: Metod CMT rewolucj w technologii spwni. Przegląd Spwlnictw 7-8 (2009) [11] Silv C. C., De Mirnd H. C.,Mott M. F., Fris J. P., Afonso C. R. M., Rmirez A. J.: New insight on the solidifiction pth of n lloy 625 weld overly. Journl of Mterils reserch nd Technology 2 (2013) [12] Mltin C. M., Gllowy A. M. Mweem M.: Microstructurl evolution of Inconel 625 nd Inconel 686CPT weld metl for cld cron steel linepipe joints. Metllurgicl nd Mterils Trnsctions A 45A (2014) [13] Bnovic S. W., DuPpont J. N.: Dilution nd microsegregtion in dissimilr metl welds etween super ustenitic stinless steels nd Ni se lloys. Science nd Technology of Welding nd Joining 6 (2003) [14] Rozmus-Górnikowsk M., Cieniek Ł., Blichrski M., Kusiński J.: Microstructure nd microsegregtion of n Inconel 625 weld overly produced on steel pipes y the cold metl trnsfer technique. Archives of Metllurgy nd Mterils 59 (3) (2014) [15] Kusiński J., Blichrski M., Cieniek Ł., Dymek S.: Powłoki ze stopu Inconel 686 npwne metodą CMT n rury i ściny szczelne kotłów energetycznych do splni odpdów. Inżynieri Mteriłow 36 (1) (2015) NR 6/2015 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 367