Fracture of an Industrial Steam Turbine Horizontal Joint Nut Upon Tightening
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B. Fischer
Abstract
The nut of a horizontal joint fastener cracked upon tightening during assembly in an industrial steam turbine factory. It was previously used in an over-pressure test, but was otherwise not yet used in service. Nut and bolt were made of the nickel-based superalloy Nimonic 80A, a precipitation-hardenable wrought high-strength alloy with excellent creep and corrosion properties. Such alloys usually get a complex heat treatment after hot-rolling, comprising homogenizing and multiple ageing cycles. The subject nut failed due to an extreme case of mixed grain size which detrimentally affected mechanical properties and was attributed to an insufficient degree of deformation during hot rolling.
Kurzfassung
Die Mutter eines Verbindungselements einer Horizontalteilfugenverschraubung in einer Industriedampfturbine brach beim Anziehen während der Montage. Sie kam zuvor in einer Überdruckprüfung zum Einsatz, war davon abgesehen allerdings noch nicht in Gebrauch. Mutter und Schraube wurden aus der Nickelbasis-Superlegierung Nimonic 80A gefertigt, eine ausscheidungshärtbare hochfeste Knetlegierung mit ausgezeichnetem Kriechverhalten und ebensolchen Korrosionseigenschaften. Solche Legierungen werden nach dem Warmwalzen üblicherweise einer komplexen Wärmebehandlung unterzogen, die Lösungsglühen und mehrfache Alterungszyklen umfasst. Die entsprechende Mutter versagte aufgrund eines extrem ausgeprägten Mischkorngefüges, das sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften auswirkte und auf einen unzureichenden Umformgrad beim Warmwalzen zurückgeführt wurde.
References / Literatur
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© 2017, Carl Hanser Verlag, München
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