Mikroanaliza złączy spawanych nadstopów żelaza IN519 i H39WM po eksploatacji

Jedną z metod otrzymywania wodoru jest reforming parowy. Endotermiczny proces rozkładu mieszaniny metanu z parą wodną pod ciśnieniem do 4,0 MPa prowadzony jest w temperaturze do 780°C w odlewanych odśrodkowo austenitycznych rurach wypełnionych katalizatorem niklowym. W pracy przedstawiono wyniki badań mikroanalizy rentgenowskiej złączy spawanych odlewanych odśrodkowo rur katalitycznych ze stopu drugiej generacji IN 519 oraz stopu trzeciej generacji H39WM. Badania przeprowadzono na złączach spawanych doczołowo, pobranych z obszaru wlotu substratów o temperaturze pracy ok. 500°C oraz z obszaru maksymalnej prędkości pełzania rur. W warunkach pracy reformerów amoniaku temperatura ścianki zewnętrznej rur przy wylocie produktów zbliża się do 900°C. Efektem długotrwałej eksploatacji są zmiany fazowe i strukturalne zależne od lokalnej temperatury materiału rury. Zmiany te wpływają na właściwości mechaniczne materiału rur i przyczyniają się do inicjacji procesu pełzania, objawiającego się makroskopowo lokalnym powiększeniem średnicy rur. Krańcowym stadium procesu wysokotemperaturowej degradacji mikrostruktury są makropęknięcia doprowadzające do utraty szczelności rur.

---

Steam reforming is one of the methods to produce hydrogen. The endothermic decomposition process of the mixture consisting of methane and water vapour under a pressure up to 4.0 MPa is conducted at a temperature up to 780°C in austenite iron based alloy pipes cast centrifugally and filled with nickel catalytic agent. The results of microstructure investigations of the welded joints of catalytic pipes cast centrifugally, made of the second generation alloy IN 519 and the third generation alloy H39WM were presented in the article. The microstructural tests were conducted on butt welds drawn from the area of the substrate inlet of a temperature approx. 500°C and from the area of maximum speed of pipe creep. The temperature of the pipe external wall at the outlet of the products approaches 900°C under the operation conditions of ammonia reformers. Long- lasting operation results in phase and structural changes depending on the local temperature of the pipe material. These changes affect the mechanical properties of the pipe material and contribute to initiation of creep process which manifests itself in macroscopic aspect as a local increase in the diameter of the pipes. The extreme stage of the high temperature degradation of the microstructure reveals as macrocracks leading to the loss of pipe leak-tightness.