Оценка остаточного ресурса длительно эксплуатируемого реакционного оборудования из углеродистой стали с учетом охрупчивания

• Автор: Кириллова, Наталья Юрьевна
• Шифр специальности: 05.02.13, 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Содержание
Введение
Литературный обзор Технологические факторы охрупчивания Эксплуатационные факторы охрупчивания Проведение диагностирования технического состояния и определения остаточного строка службы сосудов и аппаратов Прогнозирование ресурса аппаратов, подвергающихся коррозии и изнашиванию эрозии.

Прогнозирование ресурса аппаратов по изменению механических характеристик металла

Прогнозирование ресурса сосудов по критерию хрупкого разрушения

Проблемы определения остаточного ресурса физически изношенного оборудования

Оценка склонности материала к хрупкому разрушению Оценка склонности материала к хрупкому разрушению по данным ударных испытаний

Оценка склонности материала к хрупкому разрушению по данным измерения твердости

Оценка склонности материала к хрупкому разрушению с использованием микропроб

Полная диаграмма деформирования как источник информации об охрупчивании материала Определение критических температур хрупкости Определение температуры хрупкости по данным испытаний на ударный изгиб

Определение температуры хрупкости по коэффициенту интенсивности напряжений

Определение критических температур хрупкости по показателю жесткости и перенапряжения
1.7 Учет охрупчивания в прочностных расчетах и при оценке остаточного ресурса оборудования
1.7.1 Определение коэффициента учета охрупчивания по коэффициенту интенсивности напряжений
1.7.2 Подобие кривых вязкости разрушения и ударной вязкости
2 Описание объекта исследования
2.1 Описание исследуемого материала
2.2 Описание реакционной колонны
2.3 Расчет реакционной колонны
3 Методики и результаты исследований
3.1 Подготовка опытных образцов
3.2 Проведение качественного и количественного микроструктурного анализа
3.3 Определение химического состава
3.4 Измерение твердости
3.5 Измерение микротвердости
3.6 Испытания на растяжение статические
3. Определение предела прочности временного сопротивления
3. Определение предела текучести
3. Определение относительного равномерного удлинения
3. Определение относительного сужения
3.7 Испытания на ударный изгиб динамические
3.8 Качественные и количественные фрактографические исследования
4 Оценка напряженнодеформированного состояния реакционной колонны методом конечных элементов
4.1 Исходные данные
4.2 Модель реакционной колонны и граничные условия
4.3 Оценка влияния конструктивных особенностей и собственного веса на напряженнодеформированное состояние аппарата
4.4 Оценка влияния изменения механических свойств материала на напряженнодеформированное состояние аппарата
5 Оценка остаточного ресурса с учетом охрупчивания
5.1 Методика построения температурных зависимостей ударной
вязкости
5.2 Построение зависимостей ударной вязкости от температуры
5.3 Определение поправочного коэффициента допускаемых напряжений
5.4 Применение поправочного коэффициента допускаемых напряжений при оценке остаточного ресурса
Основные выводы
Список литературы


В сталях со структурой феррита и перлита термин межзеренное разрушение более уместен, поскольку при отсутствии субструктуры субзерен реализуется распространение хрупких микротрещин по ослабленным границам зерен феррита и колоний зерен перлита. Т.е. В 5 отмечается, что на стадии изготовления, транспортировки и монтажа металлической конструкции материал подвергается механическому и термическому воздействию, обусловливая охрупчивание металла, по крайней мере, в некоторых зонах и элементах конструкции. Рассмотрены основные виды технологических факторов охрупчивания. С и обусловленный сегрегацией вредных примесей типа фосфора и его химических аналогов сурьмы, олова, мышьяка по границам бывших зерен аустенита. Сурьма и олово менее фосфора склонны к образованию сегрегации на границах исходных бывших зерен аустенита. Легирование стали никелем увеличивает энергию взаимодействия атомов примесей с границами исходных зерен аустенита, способствуя образованию сегрегации. Присутствие в конструкционных сталях бора и молибдена уменьшает, а в некоторых случаях полностью подавляет развитие обратимой отпускной хрупкости. В толстостенных элементах оборудования, аппаратов и металлических конструкций, для которых свойственно замедленное охлаждение сварных соединений через температурный интервал обратимой отпускной хрупкости, также выявляется этот вид охрупчивания. В интервале температур охрупчивания примесные элементы сегрегируют по высокоугловым границам, приводя к снижению их когезивной прочности . Необратимой отпускной хрупкостью называется явление охрупчивания закаленной стали, обусловленное предпочтительным выделением пластинчатых по форме карбидов по границам зерен при отпуске в диапазоне от 0 до 0 С. Явление это чаще всего происходит при нарушении режима отпуска. Необратимая отпускная хрупкость проявляется в сталях с разными режимами раскисления и термообработки . Водородная хрупкость технологического происхождения это ухудшение одной или нескольких механических характеристик металла в результате его наводороживания. Водородное охрупчивание отражает совокупность изменяющих механические свойства металлов взаимосвязанных явлений, в каждом из которых участвует водород. Склонность стали к водородному охрупчиванию оценивают в основном по снижению ее пластичности . Однако для оценки технического состояния и остаточного ресурса металлической конструкции практический интерес представляет влияние наводороживания на сопротивление хрупкому разрушению и характеристики трещиностойкости. Водород попадает в металл при выплавке, травлении, нанесении гальванических покрытий, сварке. При изготовлении элементов конструкций часто неизбежен наклеп пластическое деформирование, который в состоянии вызвать существенное изменение свойств металла, прежде всего повышение прочностных а0,2, в меньшей степени ав и снижение пластических 6, свойств. В ряде случаев после изготовления металлических конструкций не проводится термообработка, что обусловливает сохранение в металлических конструкциях зон наклепа, вызывающего охрупчивание стали, а также формирующего остаточные напряжения, которые могут существенным образом сказываться на интенсивности процессов повреждаемости, обусловливая развитие процессов макродефектности . Присутствие в ферритной матрице сталей высокоподвижных атомов углерода и азота приводит к их взаимодействию с дислокациями. В результате вокруг последних возникает повышенная плотность распределения внедренных атомов, а также формирование на дислокациях предвыделений карбидов и карбонитридов. Эти процессы протекают даже при комнатной температуре, приводя к ограничению подвижности дислокаций и закреплению их на местах. Такой вид охрупчивания стали получил название естественного деформационного старения. Эффект деформационного старения в значительной степени зависит не только от степени пластической деформации, но и от температуры старения 5,. В последнее время отчетливо осознается необходимость учета изменения механических свойств материалов под воздействием эксплуатационных факторов. В зависимости от конструктивных особенностей, наличия зон с разными условиями эксплуатации температура, давление, цикличность нагружения, среда и т.