Обеспечение надежности необогреваемых элементов паровых котлов ТЭС с водной рабочей средой

• Автор: Балашов, Юрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 311 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение.

Глава 1. История и состояние вопроса.

Результаты предыдущих исследований.

1. Барабаны котлов высокого давления.

2. Гибы необогреваемых котельных труб.

3. Коллекторы экранов и экономайзеров.

4. Основные закономерности коррозионной усталости и особенности ее проявления в необогреваемых элементах

паровых котлов

5. Стратегия обеспечения надежности необогреваемых

элементов котлов в процессе эксплуатации
Выводы по главе
Ф Глава 2. Средства и методы исследования
Глава 3 . Анализ напряженного состояния барабанов в зоне трубных отверстий
1. Напряжения от внутреннего давления.
2. Температурные напряжения.
2.1. Напряжения, обусловленные температурной неравномерностью по толщине стенки.
2.2. Напряжения, обусловленные разницей температур образующих
Выводы по главе.
Глава 4. Анализ факторов, влияющих на повреждаемость необогреваемых элементов котлов
1. Рабочие параметры.
2. Механические свойства, химсостав, структурное состояние
материала и качество изготовления
3. Коррозия
3.1. Статистические данные
3.2. Показатели воднохимического режима.
3.3. Взаимосвязь повреждений различных необогреваемых элементов пароводяного тракта
3.4. Параметры аноднополяризационных кривых рабочей среды
4. Нестабильность нагружения.
5. Испытания на термоусталость
6. Металлографические и фрактографические исследования
повреждений
7. Анализ повреждаемости коллекторов экранов.
8. Обсуждение полученных данных.
Выводы по главе.
Глава 5. Кинетика развития типичных трещин в необогреваемых элементах котла 1. Зарождение и развитие дефектов в начальной стадии.
Изменение их профиля в процессе эксплуатации испытаний. 7 2. Прямые наблюдения за развитие неудаленных трещин у
трубных отверстий барабанов.
3. Результаты исследования кинетики развития трещин в
нейтральной зоне гибов необогреваемых котельных труб. 7 4. Обсуждение результатов. Прогнозирование типа предельного состояния необогреваемых элементов котлов
Выводы по главе
Глава 6. Параметрическая зависимость трещииостойкости гибов необогреваемых труб и оценка их ресурса на стадии живучести.
Глава 7. Оптимизация контроля металла необогреваемых элементов в процессе эксплуатации.
1. Барабаны котлов высокого давления.
2. Гибы необогреваемых труб котлов и трубопроводов .
2.1. Постановка задачи.
2.2. Исходные условия
2.3. Расчетные соотношения.
2.4. Порядок вычислений
2.5. Результаты статистического моделирования
3. Коллекторы экранов и экономайзеров
Выводы по главе
Выводы по диссертации
Литература


Из эксплуатационных режимов, сопровождающихся появлением существенных температурных напряжений отечественные исследоватеди особо выделяли заполнения иеостывшсго барабана после кратковременных остановов (например, из-за повреждений поверхностей нагрева и т. С и более, а соответствующие напряжения -0 МПа и более ( в условно упругом измерении) [,]1 Статистические данные, собранные У О ОРГРЭС и. Донбассэнсрго, показали различие связи между повреждаемостью (долей пораженных трещинами) отверстий опускных труб и числом кратковременных остановов с опорожнением барабана (рис. Эта связь объяснялась высокими температурными напряжениями, возникающими в металле иеостывшсго барабана при поступлении в него воды. Некорректность такого объяснения показана в главе 4. I * , • . Большой разброс точек на рис. Примечательно, что в данном случае разброс проявился в отношении фактора, явно выделяющемуся среди других по вкладу в повреждения. Количество абарииных. Рис. Зависимость повреждаемости барабанов от количества аварийных ост ановов котлов (построено по данным H. Температурные напряжения в барабане, возникающие. J. ' . V.* . I I . ЦКТИ ) роль в повреждениях барабанов ) можег быть вызвана разными причинами. В качестве таковых указывалось [], либо было предметом доказательного анализа [0], отсутствие надлежащей консервации в период стоянки котла. Другие, нс менее существенные причины коррозии в отечественных работах не рассматривались . Для организации рационального контроля металла барабанов и оценки их ресурса необходимы данные об интенсивности развития' дефектов в процессе эксплуатации. Эта информация может быть получена по статистическим данным о глубине трещин в увязке с наработкой до их обнаружения (контроля). ЦКТИ [ ],, показали, что со временем скорость развития типичных трещин в глубину снижается. С научных позиций полученные результаты не рассматривались. Без этого, а так же без прямых данных о развитии трещин универсальный характер полученных сведений не является бесспорным. К эксплуатационным факторам, влияющим на состояние металла барабанов в зоне отверстий, относится и нестабильность температуры среды (пульсации) в этой зоне [], а также непостоянство рабочего давления и связанные с ним колебания температуры насыщения. Вклад этих факторов, вызывающих колебания напряжений с гораздо меньшей амплитудой, чем их изменение за цикл «пуск-останов», но с на-много большей частотой колебания («второй частоты») в развитие трещин в бара-баках остался невыясненным. Как объект дефектоскопического контроля барабаны впервые были обозначены в вышеупомянутых циркулярах [,]. Начиная с г. Г і ’ . В [3] предусматривался, с другой стороны, отбор проб металла барабанов (темплстов с трещинами и пробок) на предмет их исследования в ЦНИИТМШе, ВТИ и других НИИ, а так же сбор большого количества сведений об условиях работы котлов (воднохимический режим и др. ИЗ] постепенно перестала функционировать «явочным порядком». В соответствии с' [] последующие обследования барабанов, в которых обнаруживали трещины, осуществляли ежегодно. При отсутствии дефектов межкон-трольиый интервал принимали, как правило, равным двум годам. Постепенно этот интервал увеличивали (без регламентации со стороны Минэнерго СССР). Для барабанов, проконтролированных, например, в г. Отверстия водоопускных труб и труб другого назначения (рециркуляции, аварийного слива'и т. Противоречивость такого подхода и главной цели циркуляров [,] и отраслевых инструкций - не допустить в эксплуатацию барабаны с трещинами - очевидна: при меньшей доли поврежденных отверстий для уверенного их обнаружения необходим контроль В большем объеме (рис. Рис. Вероятность пропуска дефектных отверстий паро-псрспускных труб (шт. С конца -х г. МПа систематически происходили, разрушения гибов необогреваемых котельных труб, обусловленные развитием трещин на внутренней поверхности нейтральной зоны, т. О количестве таких . СССР’ за десятилетний период можно судить из рис. Большое количество гибов было забраковано по дефектам на внутренней поверхности нейтральной • зоны при ультразвуковом контроле. I . Положение [5], действующее по настоящее время. Рис. Динамика разрушения гибов по нейтральной зоне за период - гг.