Исследование сопротивления разрушению сплава базовой композиции 45Х25Н35С2Б и разработка методов оценки работоспособности реакционных змеевиков высокотемпературных установок пиролиза

• Автор: Попова, Ирина Павловна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 213 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА. 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МЕХАНИЗМАХ ПОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ РЕАКЦИОННЫХ ЗМЕЕВИКОВ И СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ИХ РЕСУРСА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЫСОКОТЕМПЕТУРНЫХ УСТАНОВОК
ПИРОЛИЗА

1.1 Особенности эксплуатации реакционных труб печей пиролиза...[.’

1.2. Влияние технологии изготовления элементов змеевиков на служебные характеристики сплава 45Х26НЗЗС2Б2 при температурах 900 - 1100°С..

1.3. Особенности микроструктуры сплава 45Х26НЗЗС2Б2 при температурах 800- 1100°С

1.4. Анализ возможных механизмов повреждения и предельных состояний реакционных труб по критериям длительной прочности, деформационной способности и циклической прочности

1.5. Анализ существующих методов оценки ресурса реакционных змеевиков

1.6. Общая схема оценки ресурса реакционных змеевиков и задачи диссертационной работы

_ ГЛАВА 2. ОЦЕНКА РЕСУРСА РЕАКЦИОННЫХ ЗМЕЕВИКОВ ; ПО;

КРИТЕРИЮ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ ...34 |
2.1. Исследование свойств основного металла и металла сварного шва при температурах 900 - 1100°С
2.1.1. Изготовление образцов из материала сварного шва Св-40Х26Н32С2Б и материала околошовной зоны
2.1.2. Определение кратковременных механических характеристик материала сварного шва Св-40Х26Н32С2Б

2.1.3...............................................................Проведение испытаний образцов из материала сварного шва и околошовной зоны на длительную прочность и ползучесть при температурах 900- 1100°С
2.2. Кривые длительной прочности
2.3. Оценка ресурса по критерию зарождения трещины
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ; ОЦЕНКА РЕСУРСА РЕАКЦИОННЫХ ЗМЕЕВИКОВ ПО КРИТЕРИЮ ПРЕДЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПО МЕХАНИЗМУ
ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ
3.1.Общие закономерности реализации прогрессирующего
формоизменения
3.2. Определение расчетных параметров нагружения материала реакционной трубы в течение межремонтного пробега с учетом кинетики закоксовывания
3.2.1. Определение температуры внутренней стенки трубы
3.2.2. Определение расчетного давления при закоксовывании трубы
3.3. Расчет НДС реакционной трубы и прогрессирующего формоизменения для различных вариантов циклического термосилового нагружения
3.3.1. Расчет НДС неравномерно нагретой реакционной трубы при отсутствии отложений кокса
3.3.2. Расчет НДС неравномерно нагретой реакционной трубы при >< . нестационарном термосиловом нагружении с учетом коксообразования
3.4. Формулировка критерия разрушения
3.5. Оценка ресурса при прогрессирующем формоизменении
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА РЕСУРСА РЕАКЦИОННЫХ ЗМЕЕВИКОВ ПО
КРИТЕРИЮ УСТАЛОСТИ И ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ПОЛЗУЧЕСТИ И усталости
4Л. Построение усталостных кривых на базе кратковременных и длительных испытаний на растяжение пятикратных цилиндрических образцов при
температурах 900 и 1000°С
4.2. Расчет НДС и ; оценка .повреждений при теплосменах неравномерно:' нагретой реакционной! трубы для различных вариантов термосилового ; нагружения..............Л Л:.................................................95 ?
4.2.1. Расчет НДС и оценка повреждений при отсутствии отложений кокса
4.2.2. Расчет НДС и оценка повреждений с учетом коксообразования
4.3.. Оценка ресурса по критерию зарождения усталостной трещины при
взаимодействии усталости и ползучести
Выводы по главе
■ л'-1 .“ ' ‘ ’ "■
ГЛАВА 5. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ТРЕЩИНЫ В СПЛАВЕ 45Х26НЗЗС2Б2 ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ СТАТИЧЕСКОМ И ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИЯХ 106 $
5.1. Материалы, образцы и методика испытаний .106 V
Л..'--:: Л ' ‘ - ■ . > Ь ■>*. *':Л : Л Л " •- v . '.V • ,,"Л. .. |Z& Щ -Г
5.2. Расчет НДС дугообразного образца с трещиной и параметров механики ^ разрушения (K,,J-интеграла, С* -интеграла, С* ) для дугообразного образца с |
трещиной
5.2.1. Расчет НДС дугообразного образца с трещиной
5.2.2. Расчет параметров механики разрушения (К,, J-интеграла, С*-интеграла) для дугообразного образца с трещиной
5.3. Выбор условий нагружения
5.4. Результаты испытаний и обработка экспериментальных данных
были выполнены продольные сварные швы аргонодуговой сваркой (материал проволоки Св-40Х26Н32С2Б) и произведен радиографический контроль каждого шва по ГОСТ 7512-79. От торцов отрезались кольца длиной по 26 мм, из средних оставшихся частей последовательно вырезались продольные заготовки участков трубы со сварным швом шириной 12 мм, длиной по 75 мм. Затем после шлифовки и химического травления торцевых поверхностей размечались центры образцов в сварном шве и в околошовной зоне.
Для проведения кратковременных механических испытаний, а также испытаний на длительную прочность из этих заготовок были изготовлены образцы из материала сварного шва Св-40Х26Н32С2Б, основного металла и околошовной зоны с диаметром рабочей части 6 мм (рис.2.2). Изготовление образцов проводилось по нормалям ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей». Химический состав материала труб и металла сварного шва представлен в таблицах 2.1 и 2.2.