Оценка прочности и ресурса, разработка технологии восстановления при экспертизе разрушений элементов теплоэнергетического оборудования

• Автор: Кашубский, Николай Игоревич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
1. Проблемы ресурса и безопасности оборудования тепловой энергетики
1.1. Оценка технического состояния и причинно-следственный комплекс отказов оборудования
1.2. Система контроля технического состояния объектов тепловой энергетики
1.3. Методы оценки прочности и ресурса по критериям механики разрушения
2. Исследование причин разрушений трубопроводов пара
2.1. Разрушение конусного перехода паропровода 4 категории
2.1.1. Сценарий аварии и анализ конструктивного решения
2.1.2. Внешний осмотр, химический и фрактографический анализы зоны разрушения
2.1.3.Метаплографический анализ разрушенного сварного соединения и основные выводы
2.2. Разрушение гиба паропровода Д273х32 на Красноярской ГРЭС
2.2.1. Характеристика паропровода и условия аварии
2.2.2. Механические испытания, фрактрографический и металлографический анализы разрушенного гиба
2.2.3. Анализ результатов исследований металла разрушенного гиба
2.2.4. Напряженно-деформированное состояние паропровода и основные выводы

3. Исследование причин образования трещин и разработка технологии восстановления работоспособности барабана котла Красноярской ТЭЦ
3.1. Характеристика объекта и зоны повреждения
3.2. Исследование причин образования трещин в стенке барабана
3.3. Разработка и реализация технологии заварки трещин
3.4. Технология дефектоскопического контроля ремонтных сварных швов
3.5. Низкотемпературная восстановительная термообработка барабана котла
4. Расчетно-экспериментальная оценка прочности и ресурса элементов теплоэнергетического оборудования
4.1. Анализ напряженно-деформированного состояния сосудов давления
4.2. Оценка ресурса элементов конструкций методом статистического моделирования
4.3. Расчет конусного перехода паропровода при экспертизе разрушения
4.4. Расчет на прочность и ресурс гиба паропровода при экспертизе разрушения
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
П1. Акты внедрения диссертационной работы
П2. Технология ультразвукового контроля ремонтных сварных соединений стенки малого предвключенного барабана котла ст. №4 Красноярской ТЭЦ
ПЗ. Рабочая программа низкотемпературной восстановительной термообработки (НВТО) барабанов котла ПК-10Ш (ст. №4) Красноярской ТЭЦ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы обусловлена необходимостью решения проблемы эксплуатации теплоэнергетического оборудования, отработавшего нормативные сроки и получившего значительные уровни повреждений. Высокий уровень отказов, значительные экономические потери и сложность ремонтно-восстановительных операций элементов теплоэнергетического оборудования (паропроводы и сосуды высокого давления, барабаны котлов и т. д.) требуют проведения широкого спектра научных исследований по анализу причин отказов, предельных состояний материалов и расчетному обоснованию ресурса элементов оборудования с оценкой напряженно-деформированных состояний и критических размеров дефектов на базе методов механики разрушения. Разработка технологий восстановления поврежденных элементов оборудования, включая технологические процессы термообработки, выявление дефектности неразрушающими методами диагностики и определения уровня остаточных напряжений, оказывается, в ряде случаев, единственно возможным путем решения проблемы дальнейшей эксплуатации оборудования. Данные научные постановки и технологические решения позволяют минимизировать экономические потери и затраты при эксплуатации оборудования в условиях повышенной степени износа основных производственных фондов.
Основанием для выполнения работы послужили:
- Федеральная целевая научно-техническая программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения". Подпрограмма 08.02. "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф" (Проект 1.5.2. "Создание научных основ безопасности по критериям механики разрушения для проектных, запроектных и гипотетических аварий");
- Планы НИОКР ОАО «Красноярскэнерго» РАО ЕЭС России

переходов из углеродистой стали для трубопроводов, изготовление которых возможно в условиях монтажной площадки:
Тип перехода Русл., [кгс/см2] Размеры перехода, мм
Сварной лепестковый < 10 От 150x100 до 1200x1000
Переход должен соответствовать размерам стыкуемой с ним трубы".
Согласно [75], значение разности между условными переходами соединяемых труб в проектах должно назначаться не свыше 200 мм. В рассматриваемом случае применение задвижки ДуЗОО технически не оправдано, так как приводит к непроектному дросселированию потока рабочей среды.
Визуальный осмотр разрушенного конусного перехода позволил сделать ряд заключений:
1. Конусный переход изготовлен как отдельная деталь и вмонтирован в паропровод, при этом контроля качества сварных швов не производилось.
2. Сварка лепестков перехода выполнена только по наружному диаметру, встык, без разделки кромок с большим зазором в нижней и вертикальных частях, имеется смещение кромок до 4 мм. Сварные швы имеют дефекты типа "непровар кромок шва".
3. Конусный переход сварен с фланцем непосредственно без цилиндрической вставки.
2.1.2. Внешний осмотр, химический и фрактографический анализы зоны
разрушения
Комплекс металловедческих исследований проводился на части разрушенного продольного стыкового сварного соединения по раскрою конусного перехода (рис. 2.2). Фрагмент протяженностью 314 мм имеет клиновидную форму; наружная поверхность его покрыта продуктами