Прогнозирование остаточного ресурса длительно эксплуатирующихся сварных соединений паропроводов в условиях ползучести по структурному фактору

• Автор: Калугин, Роман Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 244 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы. Анализ методов

диагностирования сварных соединений с учетом их химической, структурной и механической неоднородности.

1.1. Особенности структуры и свойств

сварных соединений

1.2. Особенности и причины повреждений

сварных соединений

1.3. Методы контроля для оценки

эксплуатационных повреждений

сварных соединений 4

1.4. Задачи исследования.
Глава 2. Методика исследований сварных
соединений
2.1. Предпосылки к разработке методики
исследования
2.2. Материал и методика исследования.
2.3. Критерии деградации микроструктуры.
2.4. Техника проведения металлографичес
кого анализа
2.5. Выводы.
Глава 3. Закономерности изменения микроструктуры зон сварных соединений
при ползучести.
3.1. Структурное состояние металла шва
сварных соединений сталей Х1МФ и Х1М1Ф.
3.2. Эволюция микроструктуры ЗТВ и основного
металла сварного соединения стали Х1МФ.
3.3. Эволюция микроструктуры ЗТВ и основного
металла сварного соединения стали Х1М1Ф
3.4. Выводы
Глава 4. Закономерности микроповреждаемости
зон сварных соединений при ползучести
4.1. Особенности развития микроповреждаемости
зон сварных соединений при ползучести
4.2. Кинетика развития микроповреждаемости
зон сварных соединений стали Х1МФ
4.3. Кинетика развития микроповреждаемости
зон сварных соединений стали Х1М1Ф.
4.4. Выводы
Глава 5. Оценка срока службы сварных соединений
по структурному фактору
5.1. Эффективность применения метода металло
графического анализа с помощью реплик для оценки ресурса сварных соединений
эксплуатирующихся паропроводов.
5.2. Методика оценки остаточного ресурса
сварных соединений коллекторов котлов и паропроводов по структурному фактору.
5.3. Производственный опыт использования методики оценки остаточного ресурса
сварных соединений по структурному фактору.
5.4. Выводы
Общие выводы.
Литература


ЗТВ) представляет собой участок основного металла, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке термически упрочненной стали. ЗТВ достаточно четко видна ка макроструктуре поперечного сечения сварного соединения в зиде затемненной рельефной полоски, примыкающей к сзарному шву с двух сторон (рис. Ширина этой зоны уменьшается в направлении от корневой к верхней части поперечного сечения шва, что вызва-г но неодинаковыми тепловыми условиями при сварке многослойных швов. Рис. Рис. Ьф - ширина ферритных оторочек в структуре металла шва Х1МФ. Микроструктура ЗТВ неоднородна и состоит из зоны сплавления (ЗТВзс), околошовной зоны (ЗТВоэ) , зоны нормализации (ЗТВзн), разупрочненной прослойки (ЗТВрП) и зоны отпуска (ЗТВэо), что в общем виде иллюстрируется на рис. Указанные участки формируются при сварке в результате неравномерного нагрева (температурная диаграмма t показана на рис. ЗТВзс представляет собой узкий участок, непосредственно прилегающий к металлу шва, нагревающийся при сварке з интервале температур Цп. ЗТВ включает в себя узкую полоску металла шириной до 0-0 мкм, нагревающегося при сварке в интервале температур 1:п. Ър. Ьр. С). В результате значительного перегрева отмечается рост аустенитного зерна до 3-5 баллов и выше. ЗТВзн характеризуется микроструктурой металла, реализуемой при нагреве в процессе сварки в интервале температур 1~дсз - tp. Рис. ЗТВрт резко отличается от структуры основного металла свариваемой стали и связано с пребыванием нагретого при сварке металла в межкритическом интервале температур t Дс1 -t Асз, что создает эффект неполного отжига. Зона ЗТВР„ обычно имеет ширину 1,5-2,5 мм и расположена на расстоянии 3-4 мм от границы сплавления с металлом шва. Высокий отпуск после сварки не устраняет эту зону. ЗТВрп сварных соединений из стали Х1МФ и Х1М1Ф имеют некоторые отличия (рис. ЗТВэо имеет микроструктуру металла, которая при изучении с помощью оптического микроскопа не отличается от структуры основного металла. При сварке участок ЗТВ подвергается дополнительному отпуску с нагревом в интервале температур - t дс! Таким образом сварные соединения паропроводов из теплоустойчивых сталей характеризуются значительной структурной неоднородностью металла зон. Особый интерес вызывает разупрочненная прослойка ЗТВрп, которая представляет собой слабый (наиболее повреждаемый при эксплуатации) участок сварных соединений хромомолибденованадиевых сталей в условиях ползучести. Так, в сварном соединении стали Х1МФ в исходном до эксплуатации состоянии металл ЗТВрп имеет феррито-карбидную структуру с ограниченным до % перекристаллизованного перлита, количество которого зависит от содержания перлитной составляющей в структуре свариваемой стали. Дисперсные карбиды в структуре металла ЗТВрс1 отмечаются по телу зерна, а более крупные карбидные частицы - по границам зерен. Рис. В сварном соединении стали Х1М1Ф металл ЗТВрп характеризуются следующими особенностями. Металл ЗТВрп имеет структуру феррита, до % дисперсного бывшего бейнита, и кроме того, перекристаллизованный перлит и карбиды. Количество пе-рекристаллизованного перлита составляет около 2-г5% в виде глобулей размером до 2 мкм преимущественно распределенных по границам зерен. Структура имеет размер зерна на 2-3 балла меньше чем в основном металле, при этом контуры зерен з металле ЗТВрЛ выявляются фрагментарно. Механическая неоднородность сварных соединений определяется химической и структурной неоднородностью металла зон сварного соединения. Типичная неоднородность твёрдости металла зон таких соединений отражает их характерную неоднородность микроструктуры (рис. Так, твердость металла шва в сварном соединении может быть больше или меньше по отношению к твердости основного металла. Величина этой разницы характеризуется степенью разупрочнения металла шва и равна отношению у^=НУ^/НУом, Неоднородность твёрдости по зонам "металл шва -основной металл" может быть различной. Допускаемой является механическая неоднородность соединения с упрочнённым швом [У^]=1,0-1,4 и негативной - с разупрочнённым у1Ш<1,0 или с упрочненным ШВОМ УмР>1, 4 .