Оперативная оценка структурно-механического состояния металла теплоэнергетического оборудования и трубопроводов после длительной эксплуатации

• Автор: Бекпаганбетов, Аскар Узакбергенович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Глава 1. ПРОБЛЕМА ОПЕРАТИВНОЙ ОЦЕНКИ СТРУКТУРНОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА СТАРЕЮЩЕГО ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Анализ существующих методов оперативного контроля

структуры и механических свойств металла действующего промышленного оборудования

1.2. Основные диагностические параметры, оценивающие степень деградации металла

1.3. Существующие подходы к оценке остаточного ресурса оборудования

1.4. Цель и задачи диссертации

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ МАГНИТНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛА

2.1. Изменение магнитного поля рассеяния и его градиента при

растяжении металла

2.2. Изменение магнитного поля рассеяния и его градиента при

вдавливании индентора в металл
2.3. Материал оведческое обоснование связи магнитных и
механических характеристик металла при его
нагружении
2.4. Методика и переносные приборы для реализации метода
магнитной памяти металла
Выводы к главе

Глава 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ ВДАВЛИВАНИЕМ ИНДЕНТОРА
3.1. Диагностические параметры и характеристики твердости,
определяемые по диаметру отпечатка при вдавливании
индентора
3.2. Диагностические параметры и характеристики твердости,
определяемые по глубине отпечатка при вдавливании индентора
3.3. Использование и совершенствование метода L-M твердости
3.4. Переносные приборы для реализации предложенных
диагностических параметров, определяемых вдавливанием
индентора
Выводы к главе
Глава 4. ПРЕДЛАГАЕМАЯ МЕТО ДРІК А ОПЕРАТИВНОЙ ОЦЕНКИ
СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА
ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ
4.1. Содержание методики и основные этапы ее реализации с помощью переносных технических средств
4.2. Опробирование методики на длительно работающем оборудовании и трубопроводах ТЭС
4.3. Применение методики для оценки качества восстановительной обработки деградировавшего металла и лопаток турбин
4.4. Некоторые практические рекомендации
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Длительная эксплуатация оборудования и трубопроводов ТЭС под воздействием конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов приводит к изменению микроструктуры металла, появлению дефектов, ухудшению механических характеристик, снижению надежности и безопасности работы энергоблоков. Неконтролируемое развитие этих процессов может привести к существенному накоплению поврежденности металла, недопустимому изменению механических характеристик, увеличению степени охрупчивания, а в конечном итоге - к аварийным отказам (рис.1). К настоящему времени свыше 80% энергоустановок уже исчерпали свой проектный ресурс и остро стоит вопрос о возможности его продления. В связи с этим проблема обеспечения надежной и безаварийной работы стареющего теплотехнического оборудования является приоритетной [60, 63, 110]. Для решения этой проблемы необходима реализация комплекса мероприятий, среди которых одно из важных мест занимает система организации и проведения оперативной диагностики структурно-механического состояния металла, позволяющая достаточно надежно оценить не только фактическое состояние, но и сделать прогноз на ближайшую перспективу [18].

Совокупное воздействие значительных силовых нагрузок, температурных деформаций и износа приводит к непрерывному падению механических характеристик металла теплосилового оборудования [15]. Силовые и тепловые воздействия по признаку их изменения во времени можно подразделить на стационарные (постоянные во времени), медленно меняющиеся и быстро меняющиеся.
Постоянные воздействия вызывают напряжения в деталях при установившейся работе оборудования. В сочетании с высокими температурами в этих условиях появляется ползучесть и накапливается повреждение материала во времени, что ограничивает время работы детали из-за исчерпания запаса длительной прочности [5, 56, 114].

предела текучести отличаются несущественно по вышеописанным причинам, превышение составляет 1,2-И ,4 раза. Однако в области разрушения значение градиента Кш, резко увеличивается, что также согласуется с ранее полученными результатами.
Критическая плотность дислокаций, при которой происходит разрушение металла, ограничивает рост коэффициента Кш, что предполагает некоторое предельное значение этого параметра, называемого Кт,в. Еще одно значение градиента магнитного поля, имеющее нижний граничный признак, может быть зарегистрировано при достижении предела текучести /Гинт. Эти две величины на практике используются для оценки предельного состояния металла при проведении исследований ММП. В работе [47] получена следующая связь между Кк»/Кт,т и <т„/(тт:
шпр= KHHBIKmT = (aJaT)2 , . (5)
где тпр-магнитный показатель предельного деформационного упрочнения.
Таким образом, используя параметр тпр, можно оценить предельное
структурно-механическое состояние металла, но для его определения, согласно
рекомендациям [47], необходимо произвести испытания на растяжение, что

является недостатком данного способа. Попробуем оценить точность этой формулы применительно к результатам эксперимента (табл. 2). Полученные значения приведены в табл. 3.
Таблица
Результаты расчета показателей тпр, aJaT, и (ajoj2 по итогам испытаний на растяжение образцов из труб конвективного пучка котлоагрегата, №5 Актюбинской ТЭЦ
№ образца отпр (при /к =10мм) тпр (при /к =5мм) (7ц/ СГТ (crjarj
Образец № 1 2,08 2 590/400=1,48 2,19
Образец №2 1,94 2,28 600/400=1,5 2,25
Образец №3 1,5 2,17 595/400=1,49 2,22