Ing. Zdeněk Hodis, Ph.D.
Novinky ve vědě a technice
MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ
Pedagogická fakulta
Katedra technické a informační výchovy
NOVÉ MATERIÁLY A TECHNOLOGIE
V ENERGETICKÉM STROJÍRENSTVÍ

¡ Energetické strojírenství - výzkum nových žáropevných materiálů
¡ (USC –30MPa, 566°C).
¡ EVROPA – modernizace zastaralých provozů.
¡ ASIE – poptávka po nových zdrojích (tepelné a jaderné elektrárny).
UCS-časová osa_CZ
Obr. 1 Trendy zvyšování účinnosti energetických zařízení

¡
obr_2_1
Obr. 2 Použití moderních materiálů v energetických rozvodech
schéma elektrárny_CZ

¡ Zařízení s vyššími parametry páry umožňuje lepší využití surovin a tím i ekologicky šetrnější a
úspornější provoz.
¡
¡ Tab. 1 Zvyšování provozních parametrů páry v energetickém strojírenství.
¡
¡
¡
¡
¡
Parametry páry [MPa, °C]
Celková účinnost [%]
Subcritical
17 MPa, 500
37-38
Supercritical
24 MPa, 550
40-41
Ultra-supercritical (USC)
30 MPa, 600
44-45

¡
Obr. 3 Přehled žáropevných slitin a jejich použitelnost za vysokých teplot.
obr_2_2

¡ Primárními požadavky na žáropevné oceli - odolnost proti creepu a korozní odolnost.
¡ Žáropevné oceli : nelegované (uhlíkové) oceli (do 480 °C); nízkolegované oceli (do 580 °C);
vysokolegované chromové (600-650 °C); austenitické oceli (do 700°C).
Obr. 4 Srovnání pevnostních charakteristik žáropevných feritických ocelí.
obr_2_3

¡
Etapa
Období
Modifikace chemického složení
RmT/105/600°C
[MPa]
Materiály
Max. prov. tepl. [°C]
I.
1960-70
Mo, Nb,V do 12Cr a 9CrMo ocelí
60
EM12,HCM9 F9, HT91
565
II.
1970-85
Optimalizace C, Nb a V
100
HCM12, P/T91
593
III.
1985-95
Částečné nahrazení Mo wolframem
140
P92, E911, HCM12A,
620
IV.
Po r.
2000
Zvyšování obsahu W s přísadou Co
180
NF12, SAVE12
650

¡svařování netavící se woframovou elektrodou v inertním plynu
¡ (Gas Tungsten Arc Welding – GTAW, starší označení Tungsten Inert Gas - TIG);
¡svařování elektronovým paprskem (Electron Beam Welding – EBW) nebo laserem (LBW).
obr_3_1_c
Obr. 5 princip svařování GTAW a svařování laserem.

¡Tepelné režimy svařování:
¡svařování s předehřevem a mezivrstvovou teplotou nad Ms=350°C,
¡svařování pod Ms;
Obr. 6 Oblasti HAZ svarového spoje.
obr_3_3
Heat Affected Zone - HAZ
obr_3_4
Obr. 7 Tepelné režimy svařování 9-12% Cr ocelí

[1] PILOUS, V., STRÁNSKÝ, K. Strukturní stálost návarů a svarových spojů v energetickém
strojírenství. Praha: ACADEMIA, 1989. ISBN 80-200-0007-0.
[2] FREMUNT, P., PODRÁBSKÝ, T. Konstrukční oceli. Brno: Cerm , 1996, 267s. ISBN 80-85867-95-8.
[3] HALD, J. Creep Resistant 9-12%Cr Steels - Long-term testing, microstructural stability and
development potentials. In Super-High Strength Steels. Roma, Italy, 2005. [CD-ROM].
[4] ZLÁMAL, B. Strukturní stabilita heterogenních svarových spojů žáropevných ocelí. Disertační
práce. Brno, VUT Fakulta strojního inženýrství, 2007, 97s.
[5] MESSLER, R.W., Jr.  Principles of Welding. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH , 2004, 662s.
ISBN-10: 0-471-25376-6.

DĚKUJI ZA POZORNOST