Vyhodnocování poškozování oxidických vrstev - Audyová, Markéta (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2017)
Práce je zaměřena na charakteristiku a poškození oxidických vrstev vznikajících ve vysokoteplotních – superkritických provozech. V těchto provozech je přítomna vysokoteplotní koroze, pro které musí být zvolen vhodný a odolný materiál. Pro postup práce byla zvolena martenziticko-feritická ocel ČSN 17 119, na které se tvoří oxidické vrstvy Fe2O3, Fe3O4 a FeCr2O4. Každá z vrstev má jiné mechanické vlastnosti, a proto záleží na jejich uspořádání, geometrii a tloušťce. V práci jsou hodnoceny mechanické vlastnosti, mechanismy porušení a růst oxidických vrstev. Porušení vrstev vlivem zatížení na tah a na tlak mají své kritické hodnoty, které lze analyticky vypočítat ze vztahů uvedených v práci. Díky těmto vztahům je možné ověřovat správnost modelu. Oxidické vrstvy tvořené ve výměnících tepla jsou špatně dosažitelné, a proto je velmi složité jejich pozorování nebo mechanické odstranění. V práci je vytvořen model trubky s oxidickými vrstvami metodou konečných prvků, kde je simulován provoz za superkritických podmínek (teplota 500 °C, tlak 24 MPa). Výsledky ze simulací jsou porovnány s analytickými vztahy. Dále jsou v práci hledány provozní podmínky, za kterých dojde k poškození oxidické vrstvy FeCr2O4 a jejímu úplnému porušení soudržnosti s ocelí. Účelem

This work is focused on oxide scale failure and characteristics created in high temperature – supercritical processes. The presence of high temperature corrosion in supercritical processes is minimalised by selection of the right material. For this work was selected material X10CrMoVNb9-1, where formulas of present oxidation scales are Fe2O3, Fe3O4 and FeCr2O4. Each oxidation scale has its own mechanical properties thus it is important to notice scale arrangement, thickness and geometry. Oxide scale mechanical properties, scale failure mechanisms and oxidation scale growth is evaluated in this work. Tension and pressure oxide scale failure are determined by critical values, which are mentioned in this work. Thanks to these values there was possibility to verify the authenticity of the finite element model. Oxidation scales created in heat exchangers are badly accessible thus it is difficult to observe them or remove them mechanically. Tube finite element model with oxidation scales was created in this work. There are simulations of scales on selected steel in supercritical conditions (pressure 24 MPa, temperature 500 °C). Simulation and analytic results are compared. Failure operative conditions are searched for scale FeCr2O4 until its compleate delamination and separation from metal. Aim of this work is to create an oxidation scale model with a possibility of futher use.
Oxide scales damaging evaluation
Keywords: vysokoteplotní koroze; superkritické podmínky; oxidické vrstvy; porušení oxidických vrstev; model MKP; high temperature corrosion; supercritical conditions; oxide scale; oxide scale failure; finite element model