Разработка технологических мероприятий по минимизации разрушений судовых сильфонных компенсаторов

• Автор: Бильчугов, Юрий Иванович
• Шифр специальности: 05.08.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ПОВРЕЖДЕНИЙ СУДОВЫХ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
1Л. Сильфонный компенсатор. Назначение, конструкция, материалы, условия работы ;
1.2. Технология изготовления сильфонных компенсаторов
1.3. Состояние металла сильфона, расчет срока службы
1.4. Классификация повреждений деталей сильфонного компенсатора
1.5. Причины механических повреждений
1.6. Особенности коррозионных повреждений сильфонных компенсаторов
1.7. Выбор объекта исследований
1.8. Цель и задачи исследования
ГЛАВА II. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ.
2.1. Анализ основных параметров надежности сильфонных компенсаторов
2.2. Безотказность сильфонных компенсаторов
2.3. Долговечность сильфонных компенсаторов
2.4. Эффективность конструктивных методов повышения надежности
2.5. Защита от коррозии как средство повышения надежности сильфонного компенсатора
2.6. Анализ технологических мероприятий для повышения надежности
сильфонного компенсатора
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ СУДОВЫХ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
3.1. Программа экспериментальных исследований
3.2. Методика экспериментальных исследований

3.3. Исследование неразрушающего метода потенциодинамической реактивации для предупреждения коррозионных повреждений металла силь-фона
3.3.1 Применение метода ПДР для контроля сильфонов
3.3.2. Исследование степени сенсибилизации металла сварного соединения тонколистовой стали марок 12Х18Н9 и 12Х18Н10Т
3.3.3 Металлографическое исследование сварного соединения тонколистовой стали 12Х18Н9 и 12Х18Н9Т
3.3.4. Экспресс оценка состояния коррозионной стойкости металла сильфона и срока службы его работы
3.4. Влияние сенсибилизации сталей типа 08Х18Н10Т на склонность к коррозионному растрескиванию при комнатной температуре
3.5. Исследование повышения стойкости хромоникелевых сталей и сплавов к питтинговой коррозии путем дополнительного легирования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III
ГЛАВА IV. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1. Разработка рекомендаций по совершенствованию технологического процесса изготовления СК
4.2. Разработка методики экспресс оценки состояния коррозионной стойкости и расчета остаточного срока службы по критерию коррозионной стойкости металла сильфона
4.3. Разработка методики продления срока службы сильфонных компенсаторов с дополнительной оценкой состояния коррозионной стойкости металла сильфона
4.4. Внедрение в техническую документацию
4.5. Внедрение в производство
4.6. Мероприятия по защите интеллектуальной собственности
4.7. Исследование экономической эффективности
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Флот Российской Федерации состоит из всех известных типов судов и кораблей, таких как пассажирские, сухогрузные, наливные, рыбопромысловые, научно-исследовательские и вспомогательные суда, надводные и подводные боевые корабли и прочие плавсредства. Они эксплуатируются на реках и озерах, морях и океанах, в различных климатических условиях. Продолжительность эксплуатации судов обычно превышает 25 лет.
В состав судовых энергетических установок, трубопроводов различного назначения, предназначенных для транспортирования жидких, сыпучих и газообразных сред, разнообразных механизмов и систем входят специальные устройства для компенсации температурных, технологических, эксплуатационных и иных деформаций элементов конструкций. Одним из самых распространенных устройств подобного назначения является сильфонный компенсатор (СК) [ 30, 32, 44, 48 ]. Преимущества СК заключаются в способности сочетать в одном устройстве обычно несовместимые свойства, такие как прочность, значительные деформации при малых нагрузках, пригодность для работы со средами, обладающими высокими давлениями, температурами и скоростями. Они также могут работать с агрессивными средами (нефть и нефтепродукты, химические продукты, морская вода, сжиженный газ, отходы различных производств) или в вакууме.
Опыт эксплуатации СК позволяет утверждать, что они достаточно надежны. В то же время иногда наблюдаются повреждения СК различной природы, вызванные посторонними механическими воздействиями, механическим воздействием транспортируемой или окружающей среды, коррозией металла и иными причинами. Обычно нарушение работоспособности СК приводит к тяжелым последствиям, таким как остановка судна, выполнение ремонтных работ в доке, замена СК и иных компонентов судна. Непроизводительные затраты владельцев технических средств, в том числе судовладельцев, могут достигать крупных сумм. В экстремальных случаях возникает угроза жизни людей. Одной из самых распространенных причин нарушения работоспособности СК является коррозия металла, прежде всего самого ответственного элемента, а именно, сильфона [ 48, 49].

диффузия не успевает восполнить израсходованное количество хрома. Чем выше температура, тем больше ускоряется диффузия углерода и хрома, поэтому с повышением температуры отпуска склонность к МКК появляется и исчезает быстрее.
Внутри температурно-временной области выделения карбидов находится область сенсибилизации, ограниченная сплошной линией. Основными параметрами стойкости к МКК являются температурный интервал Ттах — Т,шп и минимальное время хт-т, в течение которого происходит сенсибилизация. Зависимость Тр и Ттах от активности С и Сг можно вывести с позиций химической термодинамики [ 9, 10, 54 ].
Выделение карбидной фазы и условия ее равновесного существования с твердым раствором можно представить следующими уравнениями:
где AG“CrC = ДН° - TAS“ ; Сг и С - содержание хрома и углерода в твердом растворе; ДG°CrC, АН“, AS“ - стандартная энергия; энтальпия; энтропия образования карбида из углерода и хрома соответственно; асг и ас - термодинамическая активность хрома и углерода в аустените. Приведенные уравнения могут быть использованы для определения температуры растворения карбида (Тр):
В соответствии с гипотезой обеднения границ зерен хромом при сенсибилизации сталь становится склонной к МКК в том случае, когда концентрация хрома на границах снижается до уровня, не обеспечивающего коррозионную стойкость металла в данной среде. Очевидно, что предельно низкой концентрацией хрома может быть 12%, ниже которой сталь уже не относится к категории корх Сг + С = СгхС A G“c,xC = RTln[a*aat)
(2.5)
(2.6)