Оценка фактического состояния, остаточного ресурса и эффективности модернизации лопаток направляющего аппарата гидротурбины

• Автор: Руденко, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 113 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. РАЗВИТИЕ ПОВРЕЖДЕННОСТИ ПРИ СИЛОВОМ НАГРУЖЕНИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ, МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТНОСТИ
МАТЕРИАЛА КОНСТРУКЦИЙ
ЕЕ Развитие поврежденности металлических сплавов при статическом и
циклическом нагружении
Е Е Е Разрушение при статическом нагружении
ЕЕ2. Циклическое нагружение
1.2. Развитие усталостных трещин, дефекты сварных соединений
1.2.1. Классификация дефектов сварных соединений
1.3. Методы контроля состояния материала силовых элементах конструкций
1.3.1. Акустические методы контроля состояния материалов конструкций
1.3.2. Контроль коррозионного износа с применением ультразвуковых дефектоскопов
1.3.3.Магнитопорошковый контроль
1.3.4. Цветная дефектоскопия
1.3.5. Вихретоковый метод контроля
1.3.6. Использование переносных оптических комплексов для контроля
структурного состояния, дефектности материала конструкций
Выводы по первой главе
Глава 2. МЕТОД КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ФАКТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЛОПАТОК (ОБЪЕКТ, ПРИБОРЫ, МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ)
2.1. Объекты исследования
2.2. Оценка фактического состояния лопаток
2.2.1. Локализация зон с высокой вероятностью развития дефектов
2.2.2. Визуальный и измерительный контроль
2.2.3. Контроль структурного состояния, химического состава, механических свойств материала лопаток
2.2.4. Магнитопорошковый и акустический контроль дефектности
Выводы по второй главе
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ФАКТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЛОПАТОК НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА ГИДРОТУРБИНЫ ПОСЛЕ ИХ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1. Исследование химического состава, структурного состояния, механических свойств материала лопаток НА
3.1.1. Результаты химического и металлографического анализа
3.1.2. Результаты механических испытаний
3.2. Результаты исследования дефектности и развития дефектов в лопатках
НА гидротурбин
3.2.1. Результаты осмотра поверхности излома трещины

3.3. Результаты исследования сварных соединений акустическим методом.
3.4. Результаты ультразвуковой толщинометрии
Выводы по третьей главе
Глава 4. РАСЧЕТ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ЛОПАТОК НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА ГИДРОТУРБИН С УЧЕТОМ РАЗВИТИЯ
УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В УСЛОВИЯХ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ
Выводы по четвертой главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ И ПРОДЛЕНИЮ РЕСУРСА ЛОПАТОК НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА
ГИДРОТУРБИН
Выводы по пятой главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ К РАБОТЕ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в Российской федерации большая часть оборудования ГЭС, замена которого трудоемка и влияет на конструктивное исполнение гидросооружения, отработала значительный срок - от 40 до 60 лет и требует оперативного вмешательства в продление его срока эксплуатации. Важную роль в обеспечении безопасности и надежности играет оценка фактического состояния элементов конструкций физическими методами исследования без разрушения конструкции, а также выработка мероприятий для повышения прочности и долговечности изделий машиностроения при их восстановлении после длительной эксплуатации.
Имеющаяся нормативная база ГОСТов и других регламентирующих документов для обеспечения контроля прочности и дефектности элементов конструкций гидротехнических сооружений, созданная десятки лет назад, морально устарела. Например, такие важные элементы конструкции гидросилового оборудования, установленного на ГЭС, как лопатки направляющего аппарата (НА) гидротурбины, от которых во многом зависит безопасность, и работоспособность оборудования и станций в целом, по существующей методике при проведении цикловых ремонтов подвергаются визуальному осмотру и магнитопорошковой дефектоскопии. При контроле объекта не производится оценка состояния материала, влияния поврежденности на ресурс конструкции с учетом выявленных дефектов. Магнитопорошковый контроль осуществляется в плоскостях пера лопатки, и не предусматривает контроль в местах концентрации напряжений, подверженных статическим и динамическим нагрузкам, которые могут приводить к появлению новых и развитию уже имеющихся дефектов, образовавшихся при изготовлении лопатки, например дефектов сварки. Коррозионная поврежденность и ее влияние на развитие дефектов в процессе эксплуатации лопаток направляющего аппарата также не учитывается при прогнозировании ресурса изделия.

1.3.2. Контроль коррозионного износа с применением ультразвуковых
дефектоскопов.
Хорошо известно, что коррозионные потери металлических конструкций приносят большой экономический ущерб. Коррозионное разрушение элементов стальных конструкций и арматуры в железобетоне является одним из основных факторов, приводящих к недопустимому и аварийному состоянию конструкций [1, 72]. Скорость коррозии изменяется в широких пределах от 0,05 до 1,6 мм в год [73] и зависит от коррозионной стойкости металла, параметров агрессивной среды, наличия и состояния антикоррозионной обработки, конструктивного решения и прочих факторов.
Определение фактического коррозионного износа эксплуатируемых стальных конструкций необходимо как для контроля их технического состояния и своевременного восстановления, так и для предотвращения аварий (отказов и обрушений).
В современных нормативах по обследованию, технической литературе и научных трудах вопрос правильного определения коррозионного износа раскрыт не полностью. Из имеющихся указаний не всегда четко понятно, чем и как измерять потери, какие участки выбирать и как их подготавливать. Нет однозначного мнения о том, как отображать результат измерений. Таким образом, необходимо обобщить имеющиеся в литературе данные и разработать методику контроля с учетом современного приборного обеспечения.
Контроль коррозионных потерь на практике сводится к двум основным задачам:
1) определение фактического остаточного сечения металлического элемента;
2) сравнение фактической толщины с изначальной (либо измеренной на предыдущем этапе обследования).
Одним из наиболее успешно применяемых физических методов контроля толщины и других параметров стальных конструкций является