Трещиностойкость кожухов шахты доменных печей

• Автор: Матвеюшкин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 146 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ В

КОЖУХАХ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ

1.1. Эксплуатационные воздействия на кожух доменной печи

1.2. Изготовление и ремонт кожухов доменных печей

1.3. Анализ повреждаемости кожухов доменных печей

1.3.1. Работа футеровки и холодильников кожухов шахты доменных печей

1.3.2. Повреждения кожухов доменных печей

1.3.3. Дефектность сварных соединений металлических конструкций

1.4. Напряженно-деформированное состояние кожухов доменных печей
1.5. Эксплуатационные свойства сталей, применяемых при изготовлении кожухов доменных печей
1.6. Обзор инженерных методов расчета металлических конструкций
1.7. Цели и задачи исследований
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЖУХОВ ШАХТЫ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ И ВЛИЯНИЕ ПЕРЕГРЕВОВ НА КИНЕТИКУ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ШАХТЫ
2.1. Экспериментальное исследование по изучению теплового режима эксплуатации кожухов шахты доменных печей
2.1.1. Методика экспериментального исследования
2.1.2. Результаты экспериментального исследования
2.1.3. Анализ распределения температурных полей по кожухам доменных печей в области локального нагрева
2.2. Распределение напряжений и деформаций в пластине при локальном нагреве
2.2.1. Термоупругие напряжения в пластине
2.2.2. Остаточные термоупругие напряжения после перегрева
2.3. Распределение напряжений в оболочке, моделирующей кожух шахты доменных печей
2.3.1. Назначение расчетной схемы и расчетных температурных нагрузок
2.3.2. Распределение термоупругих напряжений в оболочке, в области локального нагрева
2.3.4. Остаточные термоупругие напряжения в оболочке после перегрева
2.4. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНР1Е СВОЙСТВ СТАЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОЖУХОВ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
3.1. Методика экспериментальных исследований
3.1.1. Методика по изучению изменений свойств стали ВСтЗсп в процессе эксплуатации кожуха доменной печи
3.1.2. Методика по изучению влияния деформационного старения на сопротивление хрупкому разрушению стали ВСтЗсп
3.1.3. Методика определения склонности зон сварного соединения хрупкому разрушению при низко- и высокотемпературных испытаниях

3.2. Испытательное оборудование и проведение низко- и высокотемпературных испытаний
3.3. Результаты экспериментальных исследований
3.3.1. Изменение свойств стали ВСтЗсп в процессе эксплуатации кожуха доменной печи
3.3.2. Результаты ударных испытаний образцов до и после деформационного старения стали ВСтЗсп
3.3.3. Результаты ударных испытаний образцов из основного металла и металла шва, ремонтного сварного соединения кожуха шахты доменной печи
3.4. Определение критического коэффициента интенсивности напряжений по результатам ударных испытаний
3.5. Выводы по главе
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТРЕЩИНОСТОНКОСТИ КОЖУХОВ ШАХТЫ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ В ЭКСПЛУАТАЦИОННОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР
4.1. Назначение расчетных параметров для оценки трещино-стойкости кожухов шахты доменных печей
4.2. Методика оценки трещиностойкости кожухов шахты доменных печей
4.3. Рекомендации по оценке опасности трещин и трещиноподобных дефектов сварки
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

из представленных данных значение экспериментальных значений напряжений составляет (0,42-0,5) ат, по кожуху шахты, на основании чего можно сделать вывод: трещины, возникающие на кожухах шахты доменных печей, являются следствием возникновения зон концентрации напряжений в локальной области. К таким зонам можно отнести, отверстия для холодильников, дефектные участки кожуха при некачественном монтаже конструкций (депланации, переломы, дефекты сварки и т.п.), места изменения формы кожуха, зоны локального нагрева, либо сочетание указанных факторов.
Необходимо отметить, что основной компонентой представленных значений напряжений является напряжения от термического роста футеровки, поскольку как показали результаты экспериментальных исследований, напряжения полученные после задувки печи через 1 и 3-4 месяца превышают в 3-4 раза напряжения в кожухе при испытательном давлении газа в 0,4 МПа. Поэтому при износе футеровки можно предположить снижение общего уровня напряжений по кожуху.
Как показали результаты анализа повреждаемости кожухов, в шахте образование трещин связано с одновременным сочетанием следующих факторов, локальный нагрев и исходная дефектность сварных соединений, в связи с чем был выполнен обзор работ [6, 16, 17, 60-63, 73] по изучению НДС в области локального нагрева.
Так, в работе [6] представлены данные по результатам испытаний локально нагретой пластины, которые показали, что напряжения распределяются следующим образом: в центре нагрева возникали сжимающие кольцевые и радиальные напряжения, при удалении от центра нагрева кольцевые напряжения уменьшаются быстрее и переходят в растягивающие (рис. 1.18). В работах [16, 17] рассмотрены вопросы, связанные с формированием полей временных (температурных) и остаточных сварочных напряжений в зоне локального нагрева. Показано, что после перегрева до +400 °С возникают остаточные напряжения, общий уровень которых снижается с изменением знака напряжений на противоположный.