Повышение долговечности гибов высокотемпературных паропроводов ТЭС

• Автор: Катанаха, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Особенности изготовления и эксплуатации гибов паропроводов

1.1. Паропроводы ТЭС и их повреждения при их эксплуатации

1.2. Технология изготовления гибов паропроводов

1.3. Материалы высокотемпературных паропроводов

1.4. Сопротивление ползучести, релаксационная стойкость и длительная прочность материалов высокотемпературных паропроводов

1.5. Повреждения при ползучести

1.6. Модели расчёта прочности гибов паропроводов

1.7. Контроль состояния металла в гибах паропроводов при эксплуатации

1.8. Цели и задачи исследования

2. Методы исследования, используемые при изучении долговечности
гибов
2.1. Методы получения и обработки исходных данных
2.2. Численные методы определения параметров ползучести
2.3. Метод конечных элементов
3. Модифицированная модель ползучести материала и результаты
определения её параметров для трубных сталей
3.1. Модель ползучести, ориентированная на описание процесса накопления деформаций при больших сроках службы
3.2. Процедура определения параметров модели ползучести для материалов паропроводов
3.3. Изохронные кривые ползучести материалов паропроводов при разных температурах
3.4. Расчётное определение режимов отпуска для снятия остаточных
напряжений
4. Анализ напряженно-деформированного состояния гибов
высокотемпературных паропроводов

4.1. Расчётно-экспериментальное определение особенностей трубных сталей и конструкций гибов
4.2. Напряженно-деформированное состояние гибов и его анализ
5. Расчетное определение ресурса гибов высокотемпературных паропроводов
5.1. Определение ресурса гибов из стали 12Х1МФ и 15Х1М1Ф
5.2. Определение ресурса гибов из стали 10Х9МФБ
6. Практические рекомендации по увеличению долговечности высокотемпературных паропроводов
Заключение и выводы
Список литературы
Введение
Актуальность темы исследования. С повышением начальных параметров пара и мощности паротурбинных установок тепловых электростанций возрастает значение надёжности работы их главных паропроводов. Паропроводы тепловых электростанций - одна из основных систем ТЭС. Она состоит из паропроводов свежего пара и горячего промперегрева, являясь также своеобразным индикатором процессов старения ТЭС. Именно в паропроводах, прежде всего в результате взаимодействия высокой температуры, давления теплоносителя и множества других факторов, процесс старения проявляется в виде микродефектов, а затем и макроповреждений.
В практике эксплуатации ТЭС зарегистрирован ряд случаев аварийного выхода из строя оборудования в связи с повреждением гибов паропроводов.
Для выяснения причин подобных повреждений и устранения возможности их появления при длительной эксплуатации необходимо иметь в распоряжении информацию о целом ряде факторов: технологии
изготовления гибов, геометрии сечения гибов, их напряженно-деформированного состояния и его изменения при эксплуатации.
В гибах паропроводах ТЭС реализуется сложный вид напряженного состояния, зависящий от конструктивных особенностей системы, изменяющийся во времени и отличающийся размерами зоны действия максимальных напряжений.
Разрушение гибов труб представляет большую опасность для обслуживающего персонала, которое может привести к человеческим жертвам, и наносит значительный материальный ущерб из-за длительных вынужденных простоев оборудования в результате аварий.
Изучению процессов, протекающих в гибах паропроводов, посвящено большое число работ. В нормативно-технической документации содержатся нормы расчёта на прочность трубопроводов пара, регламентируются объёмы и виды контроля их элементов, а также критерии оценки состояния металла в исходном состоянии и после длительной эксплуатации.
Однако существующие подходы к прочностному расчёту гибов паропроводов не учитывают особенности изменения свойств материала и геометрических характеристик гибов во времени.

Оценка повреждения этим методом проводится при исследовании на оптическом и электронном микроскопах. Несплошности размером менее 1 мкм (микропоры) выявляются при исследовании фольг на просвечивающем электронном микроскопе или при исследовании шлифов на сканирующем электронном микроскопе, а поры размером более 1 мкм - при металлографическом анализе на оптическом микроскопе.
Объемная доля пор / определяется согласно принципу Ковальери произведением средней площади сечения микропоры 8П и средней концентрации микропор С на единице площади образца:
/ = Я„-С. (1.18)
Количественные характеристики степени повреждения металла порами при ползучести связаны с их морфологическими особенностями. При объемной доле пор /<0,1% размеры микропор не превышают 0,3 мкм и выявляются только методами электронной микроскопии, при />0,1 %) на границах зерен выявляются отдельные поры размером более 0,5...1,0 мкм, при /> 0,2 % по границам зерен обнаруживаются отдельные цепочки пор, при/~ 0,35 % наблюдается образование первых микротрещин [68].
Структурные критерии определения категорий опасности и доли исчерпания ресурса элементов паропроводов.
В метрологии и технической диагностике повреждений элементов паропроводов критерий достоверности измерений микроповреждений должен быть основан на:
- использовании системы мер (эталонов, образцов) характерных микроповреждений;
- применении двух-трех физически различных средств измерения (реплики, микрообразцы и т.п.);
- доведения методов и средств измерения до метрологотехнологического процесса, включающего систему контроля квалификации технолога.
В настоящее время комплексная оценка поврежденности элементов паропроводов заключается в определении их категории опасности. При этом подразумевается сочетание ряда физических методов исследования неразрушающего характера и, как следующий шаг, оценка повреждения микроструктуры по репликам или микрообразцам.