Роль эксплуатационных факторов риска в снижении надежности и долговечности оборудования низкотемпературной техники

• Автор: Козаченко, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление.
Введение.

1. Глава 1. Стали и сплавы

низкотемпературной и

криогенной техники.

1.1 Хромоникелевые стали

криогенной техники.

1.2 Влияние нагревов на . свойства аустенитостабильных

хромоникелевых сталей

1.3 Проблема снижения надежности и долговечности оборудования из стали

4 ХНТ в ходе длительной
низкотемпературной эксплуатации.
1.3.1. Взаимосвязь между магнитной структурой хромоникелевых сталей, превращениями, протекающими в ней в ходе длительной эксплуатации, надежностью и долговечностью
оборудования криогенной техники
1.3.2. Влияние коррозионного
воздействия внешних сред на надежность и долговечность оборудования
криогенной техники.
2. Глава 2. Материалы и методика
исследований.
2.1 Технолгия производства опытных
сталей и сплавов. Режимы плавки,
ковки и термической обработки.
2.2 Методы исследования фазового
состава и физических свойств стали
2.2.1 Методы определения
магнитной проницаемости.
2.2.2 Методы металлографического и
фрактографического анализов.
2.2.3 Рентгеноструктурный анализ фазового состава и текстуры
деформированных образцов
2.3 Методы исследования
механических свойств
2.4. Методика анализа
поверхностей разрушения
образцов
2.5. Методика коррозионных испытаний
3. Глава 3. Механические
свойства материалов низкотемпературной техники
после длительной эксплуатации.
3.1 Анализ фактических свойств
материалов криосистем.
3.2 Механические свойства стали 2ХНТ при
криогенных температурах.
3.3 Влияние температуры и времени технологических разогрсвов на структуру и механические свойства стали ХНТ при
криогенных температурах
3.4 Моделирование влияния технологических и эксплуатационных факторов на механические свойства стали ХНТ при
криогенных температурах
3.4.1. Изменения свойств металла после эксплуатации в диапазоне
34,2 К
3.4.2. Изменение свойств металла после эксплуатации в диапазоне
4,2 К
3.5 Магнитная проницаемость
стали ХНТ
3.6 Заключение и выводы по главе 3.
4. Коррозионное растрескивание
металла криосистсм.
4.1 Оценка влияния пластической деформации на электрохимические
процессы, протекающие в стали ХНТ
4.2 Влияние способа задания пластической деформации
на скорость анодного процесса
встали ХНТ.
4.3 Влияние скорости нагружения
на стойкость к КР образцов стали
4.4 Анализ магнитной проницаемости образцов стали ХНТ, поврежденных коррозионным
растрескиванием под напряжением.
4.5 Заключение и выводы по главе 4.
5. Межкристаллитное растрескивание
металла криосистем
5.1 Влияние основных легирующих и примесных элементов на
стойкость к МКК стали XНТ
5.2 Влияние пластической деформации на стойкость стали ХНТ
против МКК
5.3 Влияние коррозионного фактора риска на магнитные свойства
стали ХНТ
5.4 Принципиальная схема прибора для определения зон поврежденных или потенциально склонных к коррозионному повреждению на
оборудовании криогенной техники.
Общие выводы.
Список литературы


КР использовать в криогенном оборудовании, технологические разогревы котоирго нс превышают 0 - 0 К - то есть в зоне температур ниже интервала карбидного превращения в стали ХНТ; сталь с пониженным содержанием никеля ( - ,5 % масс. К - так как в этом случае сталь ХНТ оказывается более стойкой против МКК. ГЛАВА 1. Современное криогенное машиностроение предъявляет повышенные требования к материалам криогенной техники, обеспечивающим регламентированный срок службы, надежность и безопасность эксплуатации криооборудования в условиях силовых - статических и динамических нагрузок, коррозионного воздействия в широком диапазоне температур вплоть до 4,2 К. Металловедение криогенных металлов является относительно молодой наукой и не накопила достаточно статических сведений по взаимосвязи свойств металлов и сплавов с условиями их эксплуатации и разрушений в области низких температур. Хотя в ряде работ [1-9, , и др. К, без значительного ухудшения свойств стали НА, ХГН4Т, XАГ и др. Однако большинство рекомендуемых сталей и сплавов, а также процессов их термомеханической обработки не обеспечивают соответствующих эксплуатационных свойств и наряду с уточнением составов, применяемых сплавов требуется разработка новых сталей и сплавов, режимов их термомеханической обработки. О пригодности материала к работе в области криогенных температур судят по результатам исследований структуры и свойств сталей и сплавов при охлаждении и выдержках в рабочих средах, в ходе термических смен в момент охлаждения и разогрева оборудования и т. В результате чего при конструировании и в расчетах на прочность и пластичность, выполняемых для определения фактического состояния оборудования отработавшего расчетный срок службы эксплуатации, закладываются усредненные характеристики физико-механических свойств, не отражающие состояния металла конкретной криогенной емкости, колонны, сосуда или трубопровода. Длительная эксплуатация оборудования криогенного назначения показывает, что принятый комплекс исследований при выборе материала является недостаточным для обеспечения гарантированной и надежной работоспособности конструкций. Это связано с тем, что в реальных условиях низкотемпературной длительной эксплуатации при технологических нагревах в металле могут происходить структурные и магнитные превращения, приводящие к преждевременным повреждениям, досрочному выходу оборудования из эксплуатации. Так анализ преждевременного разрушения ряда криогенных сосудов, трубопроводов и других агрегатов показал, что причиной их разрушения являлись распад у-твердого раствора, образование и рост карбидных частиц, вызывающих склонность стали к МКК, падение пластичности, хрупкое внутризеренное или межзеренное разрушение [6-9, - ]. Опережающий темп развития криогенной техники требует создания новых дорогостоящих мощностей, и продления гарантированного срока службы действующего оборудования. В связи с этим необходима разработка объективных методов оценки состояния металла как в процессе создания оборудования так и, особенно, в период эксплуатации - во время технологических остановок. При этом на первое место выдвигаются задачи оценки фактического состояния и анализ изменений, происходящих в материалах в ходе длительной эксплуатации, определение факторов, снижающих долговечность и безопасность работы оборудования, разработки приемов и методик такого контроля. Большинство современных, а также уже отработавших свой срок службы криоустановок, изготовлены из хромоникелевых аустенитных сталей [, -]. К, высокой коррозионной стойкостью и удовлетворительными технологическими свойствами. Механические свойства этих сталей подробно изучены и надежно прогнозируются в ходе эксплуатации до К. В табл. ХНТ, из которой следует, что по значению ударной вязкости и пластичности они отвечают требованиям надежности сталей при 4,2 К. Основным из недостатков хромоникелевых сталей является их относительно низкая прочность, повышение которой может быть достигнуто путем дополнительного легирования и рациональной термической обработкой [-, ], так например, в настоящее время широко анализируются материалы дополнительно легированные молибденом и кремнием [5]. Таблица 1. Состояние Темп.