Совершенствование технологии оценки ресурса сварных барабанов котлов с применением акустических и магнитных методов

• Автор: Абабков, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 215 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ БАРАБАНОВ КОТЛОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
1.1 Барабан котла высокого давления
1.1.1. Особенности конструкции
1.1.2. Современное состояние парка оборудования
1.2 Процессы, протекающие в сталях, применяемых для изготовле-
ния сварных барабанов при длительной эксплуатации котлов
1.2.1. Термическая усталость и ее механизм в металле бара
банов
1.2.2. Особенности термической усталости в барабанах
1.3 Механизм разрушения барабанов котлов высокого давления и виды возможных повреждений
1.3.1. Коррозионно-усталостный механизм распространения
трещин
1.3.2. Виды повреждений металла сварных барабанов котлов
1.3.3. Примеры катастрофических разрушений барабанов котлов высокого давления (Курганская и Ярославская
ТЭЦ)
1.4. Методы оценки ресурса и технического диагностирования металла барабанов котлов высокого давления
1.4.1. Разрушающие методы исследований
1.4.2. Расчетные методы определения ресурса основного и на-
плавленного металла барабанов котлов высокого давления

1.4.3. Неразрушающий контроль металла сварных барабанов
1.4.4. Акустические методы контроля. Спектрально-акустический
метод
1.4.5. Магнитные методы контроля. Магнитошумовой метод
1.5. Ремонт барабанов'котлов высокого давления с применением
сварки
Выводы. Цели и задачи исследований
Глава 2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ БАРАБАНОВ КОТЛОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ; ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Функциональная модель обеспечения безопасной эксплуатации
барабанов котлов высокого.давления
2.2. Материалы и образцы исследований
2.3. Спектрально-акустический метод. Аппаратно-программные компоненты и методика испытаний
2.4. Магнитошумовой метод. Аппаратно-программные компоненты и
методика испытаний
2.5. Методика измерения микротвердости
2.6. Исследования с применением методов электронной микроскопии
2.6.1. Оптическая микроскопия (микроанализ)
2.6.2. Просвечивающая дифракционная электронная микроскопия на тонких фольгах (ПЭМ)
2.6.3. Растровая электронная микроскопия (РЭМ)
2.6.4. Рентгеноструктурный анализ (РСА)
2.7. Другие методы исследований
2.8. Выводы по главе

Глава 3. СТРУКТУРА, ЛОКАЛЬНЫЕ ПОЛЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ И ПОВРЕЖ ЦЕННОСТЬ МЕТАЛЛА ДЛИТЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ БАРАБАНОВ
3.1. Структурное состояние длительно работающего основного металла барабана котла, изготовленного из специальной молибденовой стали:
3.1.1. Исследование структурного состояния поврежденного металла кольцевого шва и металла мостиков между водоопускными отверстиями барабана котла
3.1.2. Измерение микротвердости в длительно работающем основном металле барабанов котлов
3.1.3. Локальные поля внутренних напряжений в длительно ра-
ботающем основном металле барабанов котлов
3.2. Исследование поврежденного сварного соединения барабана и структурного состояния наплавленного металла после ремонта
3.2.1. Исследование структурного состояния наплавленного металла, ЗТВ и прилегающего объема основного металла барабана котла после ремонта
3.2.2. Измерение микротвердости в наплавленном металле барабанов котлов
3.2.3. Локальные поля внутренних напряжений в наплавленном металле барабанов котлов
3.3. Выводы к главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ АКУСТИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ РЕСУРСА БАРАБАНОВ КОТЛОВ
ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

ределении предельного состояния металла сварных соединений. Вторая задача сложнее, так как для ее решения необходима информация об изменении структурно-фазового состояния материала во времени при заданных параметрах.
К методам оценки долговечности относятся:
• методы оценки по усталости сварных соединений с трещиной;
• методы оценки по длительной прочности;
• методы оценки по кривым усталости;
• методы суммирования, повреждений;
В связи с тем, что вышеизложенные методы требуют длительного периода испытаний; то на практике они не нашли должного применения. На практике все чаще применяются, экспресс-методы оценки жаропрочности, строящиеся на изменении различных структурных, физических и механических характеристик металла длительно работающих сварных конструкций.
В5 настоящее время особо остро стоит вопрос оценки надежности длительно работающего основного и наплавленного металла конструкций топливно-энергетического* комплекса. Существующие методы оценки в основном нацелены на испытание материалов при высоких температурах и обработку экспериментальных данных по длительной- прочности и ползучести. Следовательно, для получения точных экспериментальных данных характеристик длительной прочности, время испытания должно составить не менее 10...15% от экстраполируемого срока службы [20,43, 48,49].
Для более достоверной оценки жаропрочности необходим интегральный физический метод исследований, базирующийся на регистрации:, изменений структурных основных характеристик металла, в том числе и сварных соединений в процессе длительной эксплуатации оборудования.
В некоторых случаях определяют стандартные механические характеристики металла барабанов. Например, при ремонтных работах на барабанах возникает необходимость проверки механических свойств металла. При отсутствии в паспорте котла сертификатных данных о металле также возникает необходимость проведения химического анализа, механических испытаний и