Экспериментальное исследование термомеханических факторов работоспособности труб пароперегревателя

• Автор: Ташлыков, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ

ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ КОТЕЛЬНЫХ ТРУБ.

1.1. Влияние структурных термических превращений на эксплуатационные свойства котельных сталей.

1.2. Прогнозирование работы труб в процессе длительной эксплуатации.

1.3. Обоснование метода рентгенодиагностики.

1.4. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

СТРУКТУРЫ СТЕНКИ ТРУБЫ

2.1. Методика термических испытаний.
2.2 Теоретические основы определения мгновенного
коэффициента линейных термических расширений
2.3. Методика механических испытаний
2.4 Установление структурнонапряженного состояния
образцов стали. Теоретические основы метода.
2.4. Теоретическая оценка длины трещины.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
МЕХАНОЦИКЛИЧЕСКИХ И ТЕРМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ТРУБНОЙ СТАЛИ ДИШ
3.1. Оценка погрешности определения периода кристаллической решетки методом наименьших
квадратов для механических испытаний
3.2. Экспериментальные результаты механоциклических испытаний
3.3. Экспериментальные результаты измерений параметра элементарной ячейки в зависимости от температуры стали ДиШ.
3.4. Оценка погрешности определения периода кристаллической решетки методом наименьших
квадратов для температурных испытаний.
3.5. Экспериментальные результаты измерения термических линейных расширений кристаллических решеток энергетической трубной стали ДиШ
3.6. Экспериментальные результаты измерений средних внутренних микронапряжений II рода Оц альфафазы
3.7. Экспериментальные результаты измерений внутренних зонпьных макронапряжений I рода ст альфафазы
3.8. Аустенизация стали ДиШ.
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
4.1. Анализ механических испытаний
4.2. Анализ изхменений коэффициентов линейных термических расширений кристаллических решеток трубной стали Ди1
4.3. Анализ внутриструктурные напряжения I рода и II рода альфафазы энергетической трубной стали ДиШ.
4.4. Сравнение экспериментальных результатов по стали ДиШ с подобными исследованиями стали Х1МФ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Трубы в котле могут иметь следующие характерные повреждения: уменьшение толщины стенок труб - абразивный износ, увеличение диаметра труб - перегрев, отложение накипи и шлама, коробление и изгибы труб -отсутствие зазоров для термического расширения, коррозийное разъедание труб - появление язвин, оспин, раковин, и, как следствие, свищи. Химические процессы (коррозия) усиливаются с повышением давления и температуры. Механические повреждения чаще всего имеют вид вмятин и появляются из-за падения на трубы кирпичей обмуровки; кроме того, при разрывах труб и попадании струи воды на соседние трубы они нередко искривляются. Остаточную деформацию труб поверхностей нагрева удобно проверять шаблонами. Измерения производят в зоне максимальных температур в одних и тех же местах. Рост остаточных деформаций труб поверхностей нагрева может быть следствием либо перегрева металла, либо его ползучести. Повреждения труб могут быть также следствием коррозионного износа (как наружной, так и внутренней поверхностей), окалинообразования, золового износа или износа от воздействия струи пара из обдувочного аппарата. Для предупреждения повреждений труб поверхностей нагрева, вызванных коррозионным износом или окалинообразованием, важно обеспечить условия работы (температуру) металла, не превышающие установленные "Руководящими указаниями по учету жаростойкости легированных сталей для труб поверхностей нагрева паровых котлов”. Значения температур установлены для вновь проектируемых котлов, однако соблюдение их на действующих установках позволяет повысить надежность работы котлов и уменьшить количество повреждений поверхностей нагрева. Соблюдение указанных температур обеспечивает эксплуатацию котлов с утонением трубных поверхностей нагрева на 1,0 мм за 0 тысяч часов. Во время капитальных ремонтов котлоагрегата проверяют состояние устройств, защищающих трубы от местного абразивного износа летучей золой, а также производят измерения и фиксируют величину золового, дробового и коррозионного износа стенки трубы с наружной стороны. При подозрении на чрезмерный износ стенок труб производят контрольную вырезку образцов и замеры утоненной части. Степень внутренней коррозии контролируют при осмотре образцов труб, вырезаемых на участках, на которых наблюдались коррозионные повреждения. При износе, превышающем принятую прибавку к расчетной толщине стенки, труба или ее часть подлежит замене. На котлах возможно повреждение труб из-за металлургических дефектов. Трубы с металлургическими дефектами обнаруживают в котлах, несмотря на то, что на трубопрокатных и котлостроительных заводах их подвергали неразрушающему контролю для выявления несплошности металла. Доля таких труб мала, так как основная масса дефектных труб отбраковывается, но в эксплуатации разрыв даже одной трубы может привести к аварийной остановке котлоагрегата. Разрушение трубы из-за металлургического дефекта легко устанавливается внешним осмотром после ее разрезки, а также макро-и микроисследованием. Повреждения труб происходят по дефектам. При производстве труб трещины и закаты бывают заполнены окислами, поэтому поверхность металла в месте расположения дефектов бывает сильно окисленной. Свежий излом распространяется от указанных дефектов. Повреждения поверхностей нагрева из-за металлургических дефектов котлов низкого и среднего давления весьма редки, так как на этих котлах устанавливают трубы с повышенным запасом прочности. Кроме указанных причин повреждения поверхностей нагрева могут произойти вследствие наклепа дробью, дефектов изготовления, внешних механических повреждений и коррозионной усталости, вызываемой наличием переменных по знаку напряжений и коррозии. Коробление труб поверхностей нагрева ухудшает аэродинамику котла, вызывает неравномерное распределение потока газов по газоходам, что может привести к местным перегревам и повреждениям труб. Коробление экранных труб вызывается отсутствием свободы тепловых перемещений, вызванным защемлением коллекторов, барабанов или отдельных труб, обрывом креплений, неравномерным нагревом и другими причинами. Большинство из перечисленных видов повреждений труб можно объяснить эксплуатационными, монтажными или производственными недоработками.