Введение к работе
Актуальность темы. Теоретические и экспериментальные исследования процесса повреждения элементов оборудования при эксплуатации тепловых электростанций (ТЭС) показывают, что любые виды нагруження приводят к зарождению поверхностных дефектов, а надежность и долговечность эксплуатации оборудования зависят от состояния поверхности ответственных деталей.
Опыт работы ряда крупных отечественных ТЭС, исчерпавших свой ресурс, показывает, что высокий уровень живучести оборудования можно поддерживать еше многие годы, повысив культуру эксплуатации ТЭС в целом. Особая роль отводится технической диагностике, в частности, неразрушаюшему контролю за состоянием элементов оборудования, зданий и сооружений. ~
Несмотря на все многообразие современного автоматизированного диагностического оборудования и компьютерных систем сбора и обработки информации о состоя-пни материалов и технических систем, в различных областях техники постоянно ощущается потребность в новых, простых, эффективных и экономичных методах неразру-шаюшего контроля. Поэтому в технически развитых странах более 50% стоимости разработки новой техники приходится на создание и совершенствование технологий и средств нерззрушаюшего контроля.
Потребность в более совершенных методах и средствах нерззрушаюшего контроля особенно актуальна для отечественных ТЭС. для которых необходимо за пределом ресурса обеспечить длительную (до 40-60 лет) нормальную эксплуатацию.
В Институте энергетических проблем химической физики РАН с участием автора настоящей диссертации был разработан ряд новых методов, основанных на использовании проникающих веществ, отличительной чертой которых является регистрация выходящих из дефектов диффузионных потоков индикаторного газа - аммиака, углекислого газа. Такие методы потребовались в свое время для неразрушающего контроля конструкционных и теплозащитных материалов советского воздушно-космического самолета "Буран".
Методы, в которых используется аммиак, легли в основу технологии нерззрушаюшего контроля оборудования ТЭС по "аммиачному отклику детали", или ДАО-технологии, созданной с участием автора в Межотраслевом координационном совете "Живучесть ТЭС". Эта технология создавалась и используется как существенная часть метролого-технологического комплекса, предназначенного хтя обеспечения живучести стареющих ТЭС.
Целью работы является создание ДАО-технологии для неразрушаюшего контроля оборудования ТЭС и комплексной технологии повышения эксплуатационной надежности ТЭС. Поставленная цель достигается решением следующих задач:
создание индикаторных материалов для ДАО-технологии и лабораторной технологии их изготовления;
создание нормативно-технологической документации для ДАО-технологии. метрологической части комплекса "Живучесть ТЭС";
определение информативных возможностей ДАО-технолопш при контроле состояния энергетического оборудования;
использование ДАО-технологии в комбинации с традиционными методами неразрушаюшего контроля.
Основные .методы научных исследований. В работе использованы методы обшей химии, химической физики, математической физики, вычислительной математики, программирования для ЭВМ.
Научна» новизна работы состоит в следующем:
-
Созданы технологии контроля энергетического оборудования, использующие аммиачные методы.
-
Предложены экспресс-методы обнаружения поверхностных дефектов на изделиях т практически любых материалов по их «аммиачному отклику». .
-
Предложен способ анализа портретов микротрешнн для определения их размеров.
-
Предложен алгоритм выбора оптимальной рецептуры индикаторного материала хія регистрации "'аммиачного отклика детали" и созданы высокочувствительные индикаторные б\ маги.
Достоверность її обоснованность полученных результатов обеспечена: - эксплуатационным опытом проверки технологических, метрологических и схемно-конструклшных решений по группе стареющих ТЭС в отраслевом метролого-техкологнческом центре, лабораториях измерения дефектности оборудования Костромской и Рязанской ГРЭС;
' - использованием коллекции образцов Межотраслевого Координационного Совета "Живучесть ТЭС".
Практическан ценность работы. Использование ДАО-технологии позволяет проводить контроль по единой технологии элементов оборудования ТЭС из любых материалов, включая аустенитные стали, титановые сплавы, цветные металлы, керамику, документировано выявлять дефекты в контроленепрнгодных для нормативных средств неразрушаюшего контроля зонах, выявлять дефекты, пропущенные нормативными методами, повысить качество ремонтно-восстановительных работ за счет точного определения достаточности выборки трещиноподобных дефектов корпусов турбин, элементов проточного тракта турбин и арматуры. Использование комплексной технологии повышения эксплуатационной надежности ТЭС позволяет повысить достоверность принимаемых экспертно-технкчееккмк комиссиями решений о продлении срока службы, изменении условий эксплуатации или замены оборудования.
Днтор защищает:
-
Способы проведения контроля по ДАО-технологии на оборудовании ТЭС.
-
Метод обнаружения поверхностных дефектов, основанный на регистрации аммиака, адсорбированного внутри дефектов из газовой фазы. ,
-
Составы для изготовления индикаторных бумаг и технология их производства.
-
Метод расчета и способ определения чувствительности индикаторных бумаг к аммиаку.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса образования ДЛО-ияргрстов на индикаторных бумагах.
-
.Методики оценки глубины и раскрытия дефектов по ДАО-технологии.
Лирппашш реіулі.татов исследовании. Основные реіультатм диссертационной работы ді'К.і.і.н.ін і.шсь на 2-й Республиканский школе-семинаре молодых ученых и
специалистов "Нерззрушающие методы и средства коктролч" (Алушта. 1986 г.), 3-й Украинской республиканской научно-технической конференции "Теория и практика использования химических методов проверки кегерметичности в машиностроении" (Кнев.1988 г.), на Всесоюзных научно-исследовательских конференциях по структуре, свойствам и работоспособности углеродных материалов (Кнржач, 1989 г., 1990 г.). на 3-й Республиканской школе-семинаре "Дефектоскопия и научные проблемы создания химических сенсоров" (Алушта. 1990 г.), на Московской международной конференции по композитам (Москва, 1990 г.), на 4-м Республиканском семинаре "Химическая диагностика и контроль проникающими веществами" (Алушта. 1991 г.), на семинарах ASTM (США. 1993 г., 1994 г.), на 7-й Международной конференции по механическим 'свойствам материалов (Голландия. 1995 г.), на Втором Уральском научно-техническом семинаре "Надежность объектов котлонадзора на тепловых электростанциях" (Челябинск. 1997 г.), техническом совещании специалистов ОРГРЭС и EPRI «Обмен опытом по достижениям в энергетике России и США» (Москва, 1997 г.), семинаре «Диагностика и обслуживание трубопроводов н тепловых сетей» (Санкт-Петербург. 1997 г.). В целом ДАО-технология обсуждена на Научном Совете Костромской ГРЭС и в Межотраслевом Координационном Совете "Живучесть ТЭС" в 1996 и 1997 г.г.
Результаты диссертации были использованы во Всероссийском теплотехническом институте, на Ступинской, Каширской, Костромской и Рязанской ГРЭС, в АО "Костромаэнерго", Научно-производственной фирме «Живучесть ТЭС», НПО "Молния", на Тушинском механическом заводе. Московском электродном заводе, в НИИГРАФИТ, Центральном институте авиационных материалов. Институте высоких температур РАН, Самарском филиале НИИ двигателей, НПО "Композит", ВНИИ эксплуатации и ремонта авиационной техники МО РФ.
Основные результаты диссертации были продемонстрированы в АО "Южтехэиерго" (Львов, 1991 г.), Аргонской Национальной Лаборатории (Чикаго. США, І 994 г).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 статья, получено 3 авторских свидетельства СССР, I патент РФ, по 3 заявкам на изобретения получены решения о выдаче патентов РФ, по 1 заявке на изобретение получено решение о выдаче патента США.
Структура и объём диссертации. Диссертация содержит введение, семь глаз, включая обсуждение результатов, заключение, выводы, список литературы из 101 наименования. 5 приложений. Общий объем - 177 страниц, 25 рисунков. Неотъемлемой частью диссертации являются приложения, включающие методику изготовления индикаторной бумаги, атлас ДАО-портретов, руководящие документы по ДАО-технолопш и .грещиностойкости, методики опенки размеров дефектов программы для расчета величины потока аммиака из дефектов н размеров портретов дефектов. '
