Разработка технологии финишной обработки теплообменных труб из нержавеющей стали

• Автор: Шимов, Георгий Викторович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Дефекты теплообмеиных труб парогенераторов и механизмы их возникновения

1.2. Факторы, влияющие на коррозионную стойкость теплообменных труб

1.3. Остаточные напряжения и механизмы их образования

1.3.1. Механизмы образования остаточных напряжений

1.3.2. Влияние остаточных напряжений на эксплуатационные свойства металлоизделий

1.3.3. Технологические приемы, направленные на снижение уровня и перераспределение остаточных напряжений

1.3.4. Экспериментальные методы определения остаточных напряжений ..

1.3.5. Теоретические методы определения остаточных напряжений
1.4. Существующие технологии производства теплообменных труб из нержавеющих сталей
1.5. Применяемые способы нагрева нержавеющих труб, конструкции известных установок правки и термообработки
1.5.1. Применяемые способы нагрева труб из нержавеющих сталей
1.5.2. Известные установки правки, совмещенной с электроконтактным нагревом
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ СПОСОБА ПРАВКИ ТРУБ РАСТЯЖЕНИЕМ С ОДНОВРЕМЕННЫМ НАГРЕВОМ
2.1. Обоснование способа нагрева теплообменных труб
2.2. Апробация способа правки труб растяжением с одновременным нагревом в производственных условиях
2.2.1. Описание конструкции опытной установки правки труб растяжением с одновременным нагревом

2.2.2. Описание конструкции пневматического устройства натяжения труб
2.2.3. Порядок проведения опытов на установке
2.2.4. Результаты анализа свойств металла труб после обработки.
2.3. Экспериментальные исследования режимов обработки труб в лабораторных условиях
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ПРАВКИ ТРУБ РАСТЯЖЕНИЕМ С ОДНОВРЕМЕННЫМ НАГРЕВОМ
3.1. Постановка задачи проектирования установки
3.2. Конструкция и описание работы установки
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЕНКЕ ТРУБЫ
4.1. Методика расчета распределения остаточных напряжений в стенке трубы
4.2. Разработка установки для определения остаточных напряжений в стенке трубы
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных требований Федеральной целевой программы развития атомного энергопромышленного комплекса России является обеспечение гарантированной безопасности АЭС и повышения срока службы энергоблоков с 30 до 60 лет и более. Достижение поставленных целей требует решения важных технических задач, связанных с повышением надежности и увеличением ресурса работы оборудования АЭС.
В рамках Программы развития «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и перспективу до 2015 года» Россия планирует увеличить долю атомной энергетики в народнохозяйственном комплексе государства почти в 2,5 раза за счет ввода до 2030 года почти 40 новых блоков. До 2020 года в Российской Федерации построят четыре новые атомные электростанции [1].
Повышение требований к проектным срокам службы энергоблоков до 60 лет определяет возросшие требования к надежности и качеству оборудования АЭС, важнейшим элементом которого является парогенератор (ПГ) [2]. Одним из основных факторов, определяющих техническое состояние и срок службы парогенератора АЭС, является состояние теплообменных труб (ТОТ) [5]. Выход теплообменных труб из строя в процессе эксплуатации приводит к длительной остановке всего агрегата и к значительным экономическим убыткам.
В процессе эксплуатации парогенератора имеет место зарождение и последующий рост коррозионных дефектов ТОТ, основными видами которых являются коррозионное растрескивание (КР), питтинговая и межкристаллитная коррозия (МКК). Развитие коррозионных трещин ТОТ происходит при совместном действии коррозионной среды, а также рабочих и технологических остаточных напряжений в металле [4]. Поэтому снижение технологических растягивающих остаточных напряжений в теплообменных трубах является актуальной проблемой.
обеспечить при наличии исходной кривизны труб. С увеличением зазора растут потери мощности. Высокая стоимость конденсаторных батарей и системы управления подключаемой емкости порождают нерентабельность малотоннажного производства, характерного для труб специального назначения из аустенитных сталей.
Поскольку для нагрева тонких изделий требуется достаточно высокая частота и глубина проникновения на этих частотах ничтожно мала, возникает опасность неравномерного нагрева и местного пережога тонкостенных труб. Для увеличения продолжительности нагрева, когда происходит выравнивание температуры в изделии теплопроводностью, увеличивают длину индуктора. Кроме того, при индукционном нагреве относительно сложно регулировать температуру нагрева и поддерживать ее в заданных пределах. Большие сложности возникают и во время переходных процессов в начальный период нагрева. Все сказанное не снижает достоинств индукционного нагрева, а лишь ограничивает его применение, в частности при термообработке тонкостенных труб из аустенитных сталей.
При создании индукционных проходных печей для термообработки труб и прутков следует в системе управления предусматривать возможность автоматического устранения так называемого «концевого эффекта» [99]. Нагрев концов труб и прутков является основной трудностью в проходных индукционных печах.
В литературе есть сведения об использовании индукционных печей для термообработки стальных труб, например в работе [101] описана установка индукционного нагрева труб нефтяного сортамента диаметром 141...168 мм с толщиной стенки 7... 14 мм из сталей 45Г, 36Г2С и 38 ХНМ, работающая на Таганрогском металлургическом заводе. Температура нагрева под закалку составляет 850.. ,950°С, время нагрева 30.. .60 с в зависимости от толщины стенки. Охлаждение осуществляется снаружи душем из спрейеров с вращающимся потоком воды при расходе 0,3...0,4 м3/(с-м2). Время активного охлаждения 15