Simulation of 16Mo3 steel used in boilers

Abstract

This study investigates failure mechanisms in CHP power boilers after repair welding, with a focus on deformation from pre-existing defects. Using MatCalc simulations, microstructural changes in the heat-affected zone (HAZ), particularly grain growth, are analyzed. Emphasis is placed on 16Mo3 steel, commonly used in boiler tubes. The research examines material behavior, failure probability, and the effects of heat treatment on mechanical properties. Coarse grain growth in welds reduces toughness and increases crack susceptibility, while fine grains enhance performance.

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan voimalaitoskattiloiden vauriomekanismeja korjaushitsauksen jälkeen, erityisesti alkuperäisten vikojen aiheuttamia muodonmuutoksia teoreettisella tasolla. MatCalc-ohjelmistolla simuloidaan mikrotason ilmiöitä lämpövaikutusalueella (HAZ), painottaen raerakenteen vaikutusta materiaalin käyttäytymiseen. Tutkimus keskittyy 16Mo3-teräkseen, jota käytetään yleisesti kattilaputkistoissa, ja rajautuu CHP-voimaloihin. Työssä analysoidaan materiaalivalintojen ja lämpökäsittelyjen vaikutuksia teräksen mekaanisiin ominaisuuksiin sekä vaurioitumisriskeihin. Raekoon kasvu heikentää hitsien kestävyyttä vähentämällä lujuutta, sitkeyttä ja väsymislujuutta. Karkea raerakenne lisää haurauden, halkeamien etenemisen ja vetyhaurauden riskiä, kun taas hienorakeinen rakenne parantaa mekaanista suorituskykyä.