11nd International Conference of Mechanical Engineering

COMEC 2023

XVIII Materials and Welding Symposium

Microstructural characterization of the steel of a steam boiler tube of a biomass power plant

Abstract

•    Problem: The tubes of steam boilers in biomass power plants are subjected to high temperatures and pressure, together with contact with substances resulting from combustion, which require certain properties for proper performance.
•    Objective(s): Verify the classification of the steel of a superheater tube of a steam boiler removed from service, through its chemical and microstructural characterization.
•    Methodology: The chemical composition of the tube steel was determined by the optical emission spectral analysis method. The metallographic analysis was carried out by optical microscopy, determining the grain size by comparison and by digital image processing. The Vickers hardness was determined.
•    Results and discussion: According to the composition, the tube steel responds to the C-Cr-Mo-V system with low sulfur and phosphorus contents. The microstructure is of the ferritic-perlitic type with fine grain size (No 7 ASTM) and the hardness is around 150 HV. The steel is considered suitable for the working conditions of the tube.
•    Conclusions: The characterized material corresponds to the GOST classification of 12Cr1MoVG steel, frequently used in steam superheater tubes. The presence of Cr, Mo and V guarantee performance at working pressures and temperatures.

Resumen

•    Problemática: Los tubos de calderas de vapor en centrales térmicas de biomasa están sometidos a altas temperaturas y presión, junto al contacto con sustancias resultantes de la combustión, que exigen determinadas propiedades para el adecuado desempeño.
•    Objetivo(s): Verificar la clasificación del acero de un tubo del sobrecalentador de una caldera de vapor retirado del servicio, mediante su caracterización química y microestructural.
•    Metodología: La composición química del acero del tubo se determinó mediante el método de análisis espectral de emisión óptica. Fue realizado el análisis metalográfico por microscopía óptica, determinando el tamaño de grano por comparación y por procesamiento digital de imagen. Fue determinada la dureza Vickers.
•    Resultados y discusión: De acuerdo a la composición, el acero del tubo responde al sistema C-Cr-Mo-V con bajos contenidos de azufre y fósforo. La microestructura es del tipo ferrítica – perlítica con tamaño de grano fino (No 7 ASTM) y la dureza está en el entorno de 150 HV. El acero se considera adecuado para las condiciones de trabajo del tubo.
•    Conclusiones: El material caracterizado se corresponde a la clasificación GOST del acero 12Cr1MoVG, de uso frecuente en tubos de sobrecalentadores de vapor. La presencia de Cr, Mo y V, garantizan el desempeño a las presiones y temperaturas de trabajo.