Научные основы обеспечения безопасности эксплуатации оборудования из жаропрочных хромистых сталей

• Автор: Халимов, Айрат Андалисович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 368 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСГИ И

БЕЗОПАСНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НЕФТЕГАЗОХИМИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ

1.1 Основные понятия и виды механически неоднородных конструктивных элементов оборудования.

1.2 Роль закалочных структур в формировании характеристик работо

способности и безопасности конструктивных элементов оборудования

1.3 Основные подходы и методы к оценке несущей способности механически неоднородных конструктивных элементов оборудования

1.4 Технологическое обеспечение работоспособности и безопасности

механически неоднородных конструктивных элементов из жаропрочных хромистых сталей.

Выводы по главе 1.
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ
РЕСУРСА РАЗНОРОДНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ.
2.1 Оценка напряженного состояния в окрестности линии соединения
двух металлов с различными прочностными свойствами в условиях плоской деформации.
2.2 Напряженное состояние в окрестности линии сплавления модели,
состоящей из двух осесимметричных элементов с различными прочностными характеристиками
2.3 Особенности напряженного состояния в окрестности линии сплавления двух разномодульных металлов.
Выводы по главе 2.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МИОГОКОМ ПОНЕНТНЫХ РАЗНОРОДНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ
3.1 Математические модели многокомпонентных разнородных конструктивных элементов
3.2 Напряженное и предельное состояния базовых элементов нефтегазохимического оборудования
3.3 Напряженное и предельное состояния многокомпонентных механически неоднородных конструктивных элементов.
3.4 Особенности напряженного и предельного состояний многокомпонентных разнородных конструктивных элементов кольцевой формы
3.5 Оценка поддерживающего эффекта в моделях с короткими мягкими
прослойками.
3.6 Определение напряженного состояния разномодульиых конструктивных элементов с мягкой и твердой прослойками.
3.7 Несущая способность разнородных многокомпонентных конструктивных элементов.
Выводы по главе 3.
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ
ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ
4.1 Основные факторы повреждений конструктивных элементов оборудования из жаропрочных хромистых сталей
4.2 Математическая модель для расчетов скорости мсханохнмическон
повреждаемости конструктивных элементов нефтегазохимического оборудования.
4.3 Определение коэффициентов прочности и долговечности конструктивных элементов с коррозионными повреждениями.
4.4 Определение остаточного ресурса конструктивных элементов оборудования с эксплуатационными повреждениями
4.5 Особенности оценки ресурса конструктивных элементов при повышенных температурах и механохнмической повреждаемости
4.6 Особенности определения прогнозируемого остаточного ресурса
разнородных конструктивных элементов оборудования в условиях механохимической повреждаемости
4.7 Оценка ресурса конструктивных элементов в условиях механохими
ческой коррозии и ползучести.
4.8 Оценка допускаемых параметров диффузионных прослоек в разнородных соединениях.
Выводы по главе 4.
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ НЕФТЕГАЗОХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
5.1 Технологические методы обеспечения чрещиносгойкости сварного
оборудования из жаропрочных хромистых сталей.
5.2 Восстановление характеристик безопасности змеевика трубчатой печи из стали Х5М после пожара.
5.3 Повышение технологической прочности сварного оборудования из
стали Х5М вибрационной обработкой
5.4 Особенности технологии ремонта конструктивных элементов полуавтоматической сваркой в среде защитных газов
5.5 Разработка технологии ремонтносварочных работ напряженных
конструктивных элементов с коррозионными повреждениями.
Выводы но главе 5.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Линейные вх, угловые уху и средние поперечные б. Подсчет напряжений производили по известному полю деформаций. Распределение касательных и нормальных напряжений, отнесенных к среднему напряжению аСр в твердой прослойке, показано графически на рисунках
1. Среднее напряжение определяли по зависимости а Е, РР уси
лие деформирования, Р0 площадь поперечного сечения образца. Касательные напряжения тху, действующие вблизи контактных поверхностей в мягком и твердом металлах, не постоянны по ширине прослойки, как это принято в теоретическом анализе 4, а изменяются по сложной кривой с максимумом для относительно тонких прослоек вблизи свободных поверхностей образцов. Максимальные значения тху достигают вблизи боковой границы образца, а в центре образца касательные напряжения равны нулю. ГубераМизеса гтах СенВенана. Выявлено, что нормальные напряжения ах, действующие в направлении касательной к контактной плоскости, претерпевают разрыв на контактной поверхности. Наличие разрыва этих напряжений иллюстрируется изменением знака производной касательных напряжений по вертикальной координате у см. Как показали расчеты, контактные нормальные напряжения ау, действующие в вертикальном направлении, принимают одинаковые значения как в основном мягком, так и в твердом металлах а ам. В равной мере отмеченное справедливо и в отношении касательных напряжений тху. Напряжения ах, действующие в направлении касательной к контактной поверхности в мягком и твердом металлах, обратны по знаку и монотонно убывают по мерс удаления от центральной плоскости х 0 см. При этом напряжения ох имеют знак, противоположный знаку напряжений сту. В данном случае при сжатии образцов ау сжимающие, ах растягивающие. Л. А. Рисунок 1. Рисунок 1. Таким образом, мягкий основной металл сварного соединения испытывает объемное напряженное состояние с равнозначными компонентами напряжений при растяжении ах ау ст2 тху 0, при сжатии стх сгу тху 0, а металл твердой прослойки находится в условиях напряженного состояния с неравнозначными компонентами напряжений при растяжении ах 0, ау тху 0, при сжатии ах 0, ау аг тху 0. Другими словами, напряженное состояние в твердом металле становится более мягким, вследствие чего пластические деформации в нем начинаются при нагрузках меньше соответствующих его пределу текучести. Механические свойства сварных соединений зависят от большого количества факторов, одновременный учет которых практически исключает точное решение поставленной задачи. Поэтому вводится ряд упрощений, обычно принимаемых при решении подобных задач, в частности, в работах Бакши и других. Принятые исходные условия и допущения относятся к модели сварного соединения рисунок 1. Контактные поверхности между твердой прослойкой и основным металлом плоские и перпендикулярные к направлению действия внешних силовых воздействий. Ниже будет показана возможность распространения решения на случай, когда конфигурация прослойки более сложная. СФ2
7v
Рисунок 1. На рисунке 1. Квт при коэффициенте механической неоднородности Кг 2 это значение характерно для сварных соединений из стали 5Х5М. Рисунок 1. Кружочки на этом рисунке отвечают экспериментальным значениям xv, полученным на основе метода муаровых полос 3. Х5М , 0. Отметим, что в натурных сварных образцах вследствие неравномерности толщины прослоек их относительную толщину определяли по формуле, предложенной Бакши хт , где x площадь поперечного сечения твердого участка, которая определяется по результатам измерений твердости или по макрошлифу сварного соединения. Как видно из рисунка 1. Шатова. По Бакши и Л. СТЯ. Эти напряжения учитывают предел текучести ст прослойки, работающей в составе сварного соединения, и одновременно, поскольку материал прослойки идеально упругопластический т. Величина обеих указанных характеристик прослойки находится в гиперболической зависимости от ее относительной толщины X С уменьшением X растут ее предел текучести и временное сопротивление, что и является проявлением эффекта контактного упрочнения. Множитель при сС в формуле 1.