Оценка влияния условий эксплуатации на повреждаемость металла котельного оборудования

• Автор: Приймак, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Орск
• Количество страниц: 206 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ МЕТАЛЛА КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1.1 Характеристика основных элементов котельного оборудования и 8 условия их эксплуатации
1.2 Влияние условий эксплуатации на изменение структуры и свойств теплоустойчивой стали котельных труб
1.2.1 Формирование структуры и свойств теплоустойчивой стали при термической обработке

1.2.2 Изменение структурнофазового состава

1.2.3 Развитие микроповреждаемости

1.3 Основные закономерности высокотемпературных коррозионных процессов, развивающихся на рабочих поверхностях труб
1.4 Анализ повреждаемости котельного оборудования в зависимости от условий и срока эксплуатации

1.5 Анализ методов оценки технического состояния котельного оборудования

1.5.1 Существующие методы в анализе причин повреждений поверхностей нарева котлоагрегатов
1.5.2 Проблемы оценки остаточного ресурса пароперегревателей из стали
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
Глава 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Характеристика исследуемых объектов
2.2 Определение эквивалентной температуры эксплуатации
2.3 Микроструктурный анализ
2.4 Измерение твердости и микротвердости
2.5 Методика рентгеноструктурного анализа с определением внутренних микронапряжений и характеристик тонкой структуры
2.6 Методика проведения испытаний на газовую коррозию
2.7 Методика рентгенофазового анализа окалины Глава 3 КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МЕТАЛЛА РАЗРУШЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ СТАЛИ Х1МФ
3.1 Структурные особенности эксплуатационных повреждений, вызванных наличием в металле технологических дефектов
3.2 Структурномеханические особенности разрушения труб при дефектах
эксплуатации
3.2.1 Ползучесть
3.2.2 Термоусталость
3.2.3 Горячая пластическая деформация
3.3 Анализ поверхности разрушения котельных труб, поврежденных по различным эксплуатационным причинам
3.4 Оценка структурнонапряженного состояния труб при различных механизмах эксплуатационных разрушений
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
Глава 4 КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ МЕТАЛЛА КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
4.1 Структурнофазовый анализ поверхностного коррозионного слоя, 2 образующегося на рабочих поверхностях труб
4.1.1 Исследование коррозионного слоя на внешней поверхности
4.2.2 Исследование коррозионного слоя на внутренней поверхности трубы
4.2 Механизм образования окалины на рабочих поверхностях котельных 2 труб
4.2.1 Механизм коррозионного процесса в продуктах сгорания 3 малосернистого мазута
4.2.2 Механизм коррозионного процесса в среде перегретого пара
4.3 Влияние температуры на развитие коррозионного процесса
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
Глава 5 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА КОТЕЛЬНЫХ ТРУБ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРИЧИН ИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
РАБОТОСПОСОБНОСТИ
5.1 Разработка метода определения эквивалентной температуры 0 эксплуатации пароперегревательных труб на основе количественной оценки структурномеханических характеристик
5.2 Классификация повреждений основного металла труб котельных труб 8 из стали Х1МФ с учетом фактического состояния металла на стадии предразрушения
5.3 Разработка алгоритма выявления причин повреждений
пароперегревательных труб из стили Х1МФ
вывода ПО ГЛАВЕ 5 .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Такие недопускаемыс структуры нередко получаются, например, на трубах после повторного отпуска при температуре С. Х1МФ микроструктура классифицирована на сдаточную балла и браковочную балла. К сдаточным относятся микроструктуры с содержанием сорбита отпуска не менее , к браковочным микроструктуры с содержанием сорбита отпуска менее и, кроме того, ферритокарбидная, а также структуры, в которых присутствуют вторичные зерна перлита по границам зерен феррита и сорбита отпуска. В зависимости от структурного состояния жаропрочные свойства стали характеризуются большим полем рассеяния значений длительной прочности, при этом разброс значений по отношению к номинальному уровню достигает . С целыо корректного выбора жаропрочных свойств стали Х1МФ по микроструктурному состоянию предложено оценивать длительную прочность металла по трем структурным группам рис. Так, к группе I отнесены трубы со сдаточной структурой феррита и сорбита баллы . Линия 1 на рисунке 1. Рисунок 1. К группе II линия 2 отнесены трубы с браковочной структурой баллы в виде ферритогерлитной с содержанием сорбита и перлита менее или ферритокарбидной. Погрешность в оценке жаропрочности стали в пределах поля рассеяния не превышает . К группе III линия 3 отнесены трубы со структурой игольчатого сорбита отпуска балл I. Длительная прочность стали Х1МФ с такой структурой находится выше средиемарочной. Влияние структурного состояния отражается на длительной прочности, стали,, значения которой для температуры 5 С на расчетной базе 5 часов характеризуются диапазоном. МПа в зависимости от балла структуры. Сталь Х1МФ . При длительном воздействии температуры и напряжения в стали одновременнопроисходят обособление частицот матрицы, их коагуляция и зарождение1 Новых карбидов Результаты исследований показали , что с увеличением времени выдержки при высоких температурах изменяется тип карбида в направлении образования фаз с более высоким содержанием металла Ме3С М7С3 МсСб РсМо2Сб. При этом молибден самостоятельных, карбидов не образует, а входит в состав сложных карбидов. После полного цикла термообработки нормализации с отпуском в карбидах стали содержится примерно V, Мо и Сг, а их суммарное количество в карбидах составляет около . При последующей эксплуатации в условиях ползучести за счет обеднения твердого раствора в течение наработки 1, часов при. С суммарное количествоСг, Мо и V в карбидах возрастает до , а предельно допустимое их. Т.Г. Березиной проведены исследования и систематический анализ данных процессов выделения и растворения карбидов при старении хромомолибденованадиевых сталей и обобщено в работах , . Х1МФ . Рисунок 1. Наблюдается некоторая тенденция к увеличению содержания молибдена в карбидах с ростом температурновременного параметра и четкая зависимость от него содержания хрома в карбидах стали для пароперегревателей при различных сроках эксплуатации. В работах Т. Г. Березиной, П. А. Антикайна, В. Ф. Злепко, Г. Д. Пигровой, Р. Н. Калугина 4, , , , определены основные закономерности процесса выделения карбидов в результате эксплуатации перлитных сталей. Процессы ползучести, карбидный распад тврдого раствора, изменяя тонкое строение стали, влияют на морфологию структурных составляющих перлитных сталей. Основные структурные составляющие перлитных сталей это феррит, перлит, сорбит отпуска, являющийся продуктом отпуска бейнита. Стабильность перечисленных структурных составляющих различна и зависит от температурносиловых условий эксплуатации. В стали Х1МФ перлит, образовавшийся при нормализации, имеет тонкопластинчатое строение. Вторичный перлит, образовавшийся при отпуске, выделяется по границам исходных зрен и имеет грубо пластинчатое строение. Длительная работа в условиях ползучести приводит к существенным изменениям в перлите. Пластинчатая форма цементита в перлите является термодинамически нестабильной, что обусловливает сфероидизацию цементитных пластин. Процесс сфсроидизации начинается с образования перетяжек в пластинах цементита. Скорость сфероидизации контролируется скоростью объмной диффузии углерода в феррите и, следовательно, зависит от легирования стали.