Влияние особенностей структурного состояния металла центробежнолитых труб из стали 15Х1М1Ф на ресурс надежной эксплуатации паропроводов тепловых электростанций

• Автор: Перевезенцева, Татьяна Васильевна
• Шифр специальности: 05.14.14, 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 273 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Природа долговечности металла паропроводных труб, изготовленных из перлитных марок сталей Литературный обзор
1.1. Технология производства и причины возникновения структурной неоднородности труб, изготовленных методом центробежного литья

1.2. Процессы, протекающие в металле при длительной эксплуатации паропроводов

1.3. Методы оценки работоспособности металла паропроводов в условиях ползучести.

1.4. Задачи исследования

Г ЛАВА 2. Материал и методика исследования

2.1. Материал исследования

2.2. Методика исследования

2.3. Выводы.

ГЛАВА 3. Особенности структуры и свойств металла ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЫХ ГРУБ В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ
3.1. Структурные особенности металла центробежнолитых труб
3.2. Фазовый состав металла труб
3.3. Кратковременные механические свойства труб.
3.4. Жаропрочность металла труб.
3.5. Выводы.
ГЛАВА 4. Процессы структурных превращений и изменений
СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЫХ ТРУБ В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ
4.1. Влияние микроликвационной неоднородности на кинетику структурных превращений.
4.2. Закономерности изменения фазового состава металла
4.3. Кинетика изменения механических свойств
4.4. Изменение жаропрочных свойств
4.5. Выводы.
ГЛАВА 5. Процессы структурных превращений и изменений
СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЫХ ТРУБ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
5.1. Закономерности структурных и фазовых превращений в зависимости от микроликвационной неоднородности.
5.2. Кинетика изменения механических свойств
5.3. Изменение жаропрочных свойств
5.4. Критерии предельнодопустимой остаточной деформации металла с различной структурной микроликвационной неоднородностью.
5.5. Выводы.
ГЛАВА 6. Процессы накопления микроповреждений в металле
ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЫХ ТРУБ С УЧЕТОМ МИКРОЛИКВАЦИОННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ
6.1. Особенности развития процесса порообразования в металле при
ползучести.
6.2. Влияние технологических дефектов и ликвации на кинетику
накопления микроповреждений
6.3 Выводы.
ГЛАВА 7. Диагностика и критерии эксплуатационной надежности паропроводов ТЭС, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЫХ ТРУБ
7.1. Система диагностирования центробежнолитых труб
7.2. Критерии эксплуатационной надежности
7.3. Методика оценки длительной прочности металла центробежнолигых труб из стали Х1М1Ф
7.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Выше перечисленные основные сведения о влиянии структурного состояния литых конструкций из стали X1М1ФЛ на характеристики жаропрочности являются очень важными и, пожалуй, единственными в отечественной и зарубежной литературе. При центробежном способе изготовления труб вероятнее всего существование одновременно определенного набора различных микроструктур в локальных объемах металла отдельно взятой трубы, вызванных химической неоднородностью. Поэтому для труб, полученных подобным способом, возможно присутствие в структуре поперечного сечения отдельной трубы ликвационной полосчатости, что неизменно предопределяет различие свойств, структурных слоев металла Увеличение степени неоднородности структуры литых конструкций практически всегда связано с увеличением объема неметаллической фазы и возникновением междендритных трещин [, ]. В отечественной и зарубежной технической литературе практически полностью отсутствует информация, связанная с оценкой жаропрочности и долговечности, неоднородных по структуре стационарных и центробежнолитых трубных элементов. Вместе с тем понятно, что расчетная методика оценки работоспособности отливок должна учитывать в достаточной мере индивидуальные особенности строения материала при наличии в сечении различных структур и возможных технологических дефектов. В работах Н. В. Бугая, Т. Г. Березиной, И. И. Трунина [, ] рассмотрены результаты статистической обработки испытаний на длительную прочность, сталей Х1М1Ф и Х1М1ФЛ. Проведена вероятностная оценка длительной прочности по результатам анализа испытаний материала многих промышленных партий. На рис. Х1М1Ф(Л) в двух состояниях- деформированном и литом. Верхние линии на диаграммах представляют среднемарочные величины длительной прочности, нижние линии"- нижние границы 5%-ной вероятности разрушения. Параметр ОвАгодечност Р? Т=0°С. Рис. Параметрические диаграммы стали Х1М1Ф (1) и стали Х1М1ФЛ (2). С для стали Х1М1Ф(Л) в деформированном состоянии составляет 5 МПа, а в литом -0 МПа. МПа. Обозначенная граница соответствует объемам металла с пониженной сопротивляемостью разрушению, содержащим не только ферритокарбидиую структуру, но и ликвационные образования и технологические дефекты. Установлено, что уровень характеристик длительной пластичности зависит от типа исходной структуры, структурных изменений и характера разрушения в процессе ползучести [, ]. В работе [] была оценена длительная пластичность образцов в различном структурном состоянии из сталей Х1МФ и Х1М1Ф, на базе испытания до тыс. Наибольшими значениями длительной пластичности обладает сталь с ферритокарбидной, феррито-бейнитной (-% бейнита) и ферритоперлитной структурами (-% перлита), наименьшими - в бейнитном и пере-отпущенном состояниях. С увеличением базы испытания длительная пластичность сталей с бейнитной структурой снижается значительно интенсивнее, чем с феррито-бейнитной и, тем более с феррито-перлитной. Влияние плавочного состава на длительную пластичность зависит от структурного состояния материала и проявляется тем сильнее, чем выше его длительная прочность. Все выше сказанное в отношении длительной прочности и длительной пластичности справедливо для однородного по структуре и свойствам материала. При изучении характеристик жаропрочности структурно неоднородных ЦБ Л труб необходим учет всех присутствующих в металле структур, а также дефектов, связанных с ликвацией и влияющих на характеристики деформационной способности металла. Длительная работа паропроводов в условиях ползучести, прежде всего, влияет на характеристики и морфологию карбидной фазы и структурных составляющих перлитных сталей. Структурные и фазовые изменения в процессе эксплуатации определяют уровень изменения жаропрочности металла. В состоянии после термической обработки основными карбидными фазами в сталях Х1МФ и Х1М1Ф являются М3С и УС. В процессе эксплуатации происходит изменение фазового состава сталей, при этом уменьшается количество карбида М3С, возрастает количество карбидов Сг7С3, Мо2С, МСб. Карбид ванадия не претерпевает изменений в течение длительного времени и обладает минимальной скоростью роста. Скорость укрупнения других карбидов повышается в следующем порядке: Мо2С, М7С3, МСб, М3С.