Оперативная оценка структурно-механического состояния металла теплоэнергетического оборудования и трубопроводов после длительной эксплуатации Бекпаганбетов Аскар Узакбергенович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Проблема оперативной оценки структурно-механического состояния металла стареющего теплотехнического оборудования 10

1.1. Анализ существующих методов оперативного контроля структуры и механических свойств металла действующего промышленного оборудования 11

1.2. Основные диагностические параметры, оценивающие степень деградации металла 19

1.3. Существующие подходы к оценке остаточного ресурса оборудования 23

1.4 Цель и задачи диссертации 28

Глава 2. Исследование связи магнитных и механических характеристик металла 31

2.1. Изменение магнитного поля рассеяния и его градиента при растяжении металла 33

2.2. Изменение магнитного поля рассеяния и его градиента при вдавливании индентора в металл 40

2.3. Материаловедческое обоснование связи магнитных и механических характеристик металла при его нагружен ии 47

2.4. Методика и переносные приборы для реализации метода магнитной памяти металла 52

Выводы к главе 2 56

Глава 3. Совершенствование диагностических параметров, определяемых вдавливанием индентора 57

3.1. Диагностические параметры и характеристики твердости, определяемые по диаметру отпечатка при вдавливании индентора 60

3.2. Диагностические параметры и характеристики твердости, определяемые по глубине отпечатка при вдавливании индентора 74

3.3- Использование и совершенствование метода L-M твердости. 81

3.4- Переносные приборы для реализации предложенных диагностических параметров, определяемых вдавливанием индентора 90

Выводы к главе 3 94

Глава 4- Предлагаемая методика оперативной оценки структурно-механического состояния металла оборудования и трубопроводов 95

4.1 Содержание методики и основные этапы ее реализации с помощью переносных технических средств 96

4.2. Опробирование методики на длительно работающем оборудовании и трубопроводах ТЭС 102

4.3. Применение методики для оценки качества восстановительной обработки деградировавшего металла и лопаток турбин 155

4.4. Некоторые практические рекомендации 162

Выводы к главе 4 165

Заключение 166

Литература 169

• Основные диагностические параметры, оценивающие степень деградации металла
• Изменение магнитного поля рассеяния и его градиента при вдавливании индентора в металл
• Диагностические параметры и характеристики твердости, определяемые по глубине отпечатка при вдавливании индентора
• Опробирование методики на длительно работающем оборудовании и трубопроводах ТЭС

Введение к работе

Длительная эксплуатация оборудования и трубопроводов ТЭС под воздействием конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов приводит к изменению микроструктуры металла, появлению дефектов, ухудшению механических характеристик, снижению надежности и безопасности работы энергоблоков. Неконтролируемое развитие этих процессов может привести к существенному накоплению поврежденности металла, недопустимому изменению механических характеристик, увеличению _стедеыц_оедушцща1Щя, а в конечном итоге - к аварийным отказам (рисЛ). К настоящему времени свыше 80% энергоустановок уже исчерпали свой проектный ресурс и остро стоит вопрос о возможности его продления. В связи с этим проблема обеспечения надежной и безаварийной работы стареющего теплотехнического оборудования является приоритетной [60, 63, 110]. Для решения этой проблемы необходима реализация комплекса мероприятий, среди которых одно из важных мест занимает система организации и проведения оперативной диагностики структурно-механического состояния металла, позволяющая достаточно надежно оценить не только фактическое состояние, но и сделать прогноз на ближайшую перспективу [18].

Совокупное воздействие значительных силовых нагрузок, температурных деформаций и износа приводит к непрерывному падению механических характеристик металла теплосилового оборудования [15]. Силовые и тепловые воздействия по признаку их изменения во времени можно подразделить на стационарные (постоянные во времени), медленно меняющиеся и быстро меняющиеся.

Постоянные воздействия вызывают напряжения в деталях при установившейся работе оборудования, В сочетании с высокими температурами в этих условиях появляется ползучесть и накапливается повреждение материала во времени, что ограничивает время работы детали из-за исчерпания запаса длительной прочности [5, 56, 114].

_{ті і; : г}

_{. і и і}

> І і

««ill 'V^і

_{* *«л_-..}

д)

Є)

!с. 1. Примеры аварийных откати оборудования АктюбинскойТЭЦ: а) разрыв экранной тру5ы с наработкой 2Одет; 6} разрыв зкрт с наработкой свыше 25лег; в) разрыв штуцера коллек пароперегревателя с наработкой свыше ЗОлет; г) коррозионная язва трубы спирати ПВД с наработкой свыше 20дст; д) разрыв трубы горячего пакета пароперегреватели с наработкой свыше 15лет; е) отдулипа па экрашюй трубе с наработкой свыше 5йгшт.

Медленно меняющиеся воздействия, характерные для переходных режимов - пуска, нагружения, разгрузки и останова, связаны с малоцикловой усталостью. При каждом изменении режима работы в материале накапливаются повреждения, которые приводят к разрушению деталей вследствие малоцикловой усталости [117].

Быстроменяющиеся воздействия вызывают колебания отдельных элементов оборудования. При определенной интенсивности воздействия возможны повреждения (разрушение) деталей вследствие многоцикловой усталости [2].

Присутствующие в потоке выхлопного газа жидкие или твёрдые частицы, при столкновении с поверхностью металла, вызывают его поверхностное повреждение - эрозию. Присутствующие в газе коррозионно-активные элементы могут вызывать коррозию различного вида: общую, язвенную, коррозионно-эрозионный износ [9, 87].

Под действием всех вышеперечисленных факторов в металле может произойти зарождение и развитие трещин, поэтому время эксплуатации должно оцениваться с учётом трегциностойкости [50],

Таким образом, металл теплосилового оборудования должен
удовлетворять определённым требованиям^прочности, ползучести,

малоцикловой и термической усталости, пластичности, ударной вязкости и коррозионной стойкости [55-57].

Решение этой задачи невозможно без эффективного контроля физических и механических свойств металла на стадиях изготовления и эксплуатации. Так как на стадии изготовления контроль и отбраковка проводится заводом-изготовителем, то актуальным является контроль состояния металла теплосилового оборудования в процессе работы [11, 21, 55-57, 102],

Однако, существующие методы контроля не дают полной гарантии безаварийной работы проверенных узлов оборудования и участков трубопроводов. Это связано с большим объемом работ и трудностями по

-7-осущсствлению 100%-го неразрушающего контроля, позволяющего не пропустить потенциально опасные зоны или обоснованно определить места контрольных вырезок для более глубокого исследования структуры и свойств деградировавшего металла. Это же относится и к контролю качества восстановления физически изношенного оборудования и трубопроводов, например, восстановительной термической обработкой трубопроводов или нанесением покрытий на изношенные лопатки турбин [39].

В промышленности с каждым годом всё острее встаёт необходимость определения структурно-механического состояния металла действующего оборудования, выработавшего свой расчётный срок службы, и возможности его дальнейшей эксплуатации. Проведение контрольных испытаний и замеров в период эксплуатации затруднено, в связи с необходимостью непосредственного доступа к самой детали, что возможно только при проведении ремонтов и остановов оборудования, подлежащего проверке [6, 14, 21].

Контроль физических свойств металла после длительной эксплуатации, должен предусматривать большие объёмы контроля (вплоть до 100%), что фактически недостижимо при использовании традиционно использующихся акустических, магнитных и других методов, так как связано с необходимостью предварительной подготовки поверхности (зачистки), высокой стоимостью расходных материалов и низкими скоростями контроля. Кроме того, длительная эксплуатация приводит к развитой внутренней поврежденности металла, невыявляемой вышеупомянутыми методами, так как они ориентированы только на поиск сформировавшихся дефектов[62].

Поэтому необходимо при контроле физическими методами обратить особое внимание на поиск потенциально опасных участков с критическими скоплениями дислокаций - участков предразрушения металла. Для решения данной проблемы возможно привлечение разработанных в последнее время так называемых «пассивных» методов контроля, когда в обследуемый объект не вводятся никакие физические(акустические, магнитные, электромагнитные и

-s-

т.д.) поля, а измерения производятся путем измерения параметров имеющегося
собственного физического поля объекта [46,47], w^>*-^

Механические свойства металла детали, такие как пределы прочности, пластичности, ползучести^ усталости, ударная вязкость, и т.д., характеризуют предельное состояние материала, и их непосредственное измерение заканчивается разрушением испытываемого образца. После проведения такого испытания необходимо производить замену проверенной детали. В реальных условиях эксплуатации, когда необходимо наоборот, по _f возможности продлить срок эксплуатации детали, применение таких методов измерения механических свойств, нецелесообразно. Приемлемыми можно было бы считать методы, основанные на испытании натурных изделий в воспроизводимых реальных эксплуатационных условиях, но применение их на производстве сопряжено с затратами на создание и поддержание в рабочем состоянии экспериментальных установок, что также нерационально.

Поэтому наиболее востребованными являются неразрушающие методы

измерения механических свойств, поскольку позволяют при получении

положительного результата продолжить эксплуатацию проверенной детали. В

этой связи, методы, основанные на измерении твёрдости, являются і

j I

сравнительно простыми, доступными, и вместе с тем перспективными, I

содержащими ещё много нераскрытых возможностей. Главное их достоинство

заключается в возможности ускоренной оценки некоторых механических

характеристик металла готовых деталей, не выводя их из строя и не вырезая из

них образцов. Поэтому эти методы получили название безобразцовых

[10,72,77],

Широкому применению безобразцовых методов препятствует

недостаточное теоретическое и экспериментальное обоснование взаимосвязи

характеристик твёрдости с показателями прочности и пластичности, вследствие

чего имеется большое количество методик и эмпирических формул, имеющих

ограниченное применение.

Большинство методов безобразцовой оценки механических свойств материала основано па испытаниях, в результате которых измеряют твёрдость. Твёрдость как свойство материалов, способы и средства измерения твёрдости, связь твёрдости с другими физико-механическими свойствами интенсивно исследовались с давних пор с целью обоснованного использования твёрдости для оценки других механических свойств. Но полученные при этом экспериментальные зависимости, не всегда обеспечивают требуемую точность при определении основных механических характеристик [44],

При теоретическом исследовании связи напряжений при растяжении и

вдавливании использовались решения задач о вдавливании шара, конуса и

клина в идеально-пластическое тело без учёта упрочнения и трения. Результаты

таких исследований требуют уточнения, предусматривающего учёт этих

факторов. Для реальных упрочняющихся материалов, многие существующие

зависимости показателей прочности от характеристик твёрдости имеют

ограниченное применение. Этим также объясняется то многообразие

эмпирических формул для подсчёта, например, предела текучести или

временного сопротивления по твёрдости [71].

Таким образом необходимо экспериментально установить связь

і показателей твёрдости и механических свойств для каждого конкретного

применения и разработать на основе полученных данных методику экспресс-оценки показателей механических свойств с использованием метода твёрдости. Основной задачей данной диссертации явились разработка и обоснование экспресс-методики оперативной оценки структурно-механического состояния металла теплоэнергетического оборудования в процессе длительной эксплуатации с применением неразругиаюгцих физических, механических и металлографических методов контроля, позволяюгцих осуществить прогноз и повысить надежность агрегата в целом.

-10-Гллва 1. ПРОБЛЕМА ОПЕРАТИВНОЙ ОЦЕНКИ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА СТАРЕЮЩЕГО ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Существующие методы неразрушающего контроля, применяющиеся в энергетике при диагностике структурно-механического состояния металла, наряду с несомненными преимуществами, обладают рядом недостатков, не позволяющих достичь требуемого уровня надежности теплосилового оборудования. Это особенно заметно при эксплуатации оборудования за пределами проектного ресурса, высветившей проблемы, решение которых требует внесения изменений в применяющуюся сейчас систему технической диагностики такого оборудования [18].

Существенная внутренняя поврежденность металла после длительной

эксплуатации приводит к образованию в нем так называемых зон концентрации

напряжений, не имеющих развитых дефектов, поэтому не регистрируемых при

плановых обследованиях традиционными методами неразрушающего контроля.

В то же время интенсивное развитие микротрещин в упомянутых зонах

приводит в скором времени к образованию макротрещин, и, в конечном счете, к

внезапным отказам оборудования [99]. Причем такие случаи на действующем

оборудовании нередко происходят после окончания технического обследования с капитальным ремонтом и последующего пуска в эксплуатацию. Поэтому одной из главных задач при контроле длительно эксплуатирующегося металла должно стать выявление таких участков с развитой микроповрежденностью [39].

Развитая микроповревдешюсть металла внешне должна проявляться изменением механических свойств, что говорит о ее возможной идентификации. Но для этого необходимо, во-первых, установить ее местоположение, во вторых, каким-либо способом произвести измерение механических свойств на данном участке. Для решения этой задачи, рассмотрим возможности существующих методов неразрушающего контроля.

1.1. Анализ существующих методов неразрушающего контроля структуры н механических свойств металла действующего промышленного оборудования

Неразрушающий контроль (НК) представляет собой совокупность методов и средств определения состояния металла, позволяющую оценить возможность его дальнейшей, безаварийной эксплуатации на заданном промежутке времени. Так как использование НК не влияет на структуру и свойства контролируемого объекта, то появляется возможность создать целостную систему контроля состояния оборудования от начала эксплуатации и до наступления предельного состояния на основе одного или совокупности методов НК.

Любые дефекты структуры металла вызывают изменение одной или нескольких физических характеристик — плотности > электропроводности, магнитной проницаемости, упругих свойств и т.д. Поэтому, все существующие методы НК, основаны на исследовании изменений определённой характеристики металла и обнаружении дефектов, являющихся причинами этих изменений. Измеряемые значения сопоставляются с критериями качества, разработанными под данные условия эксплуатации на основе различных графиков, таблиц и экспериментальныХ;Зависимостей, после чего производится дефектация обследуемого участка. Окончательным результатом проведения обследования методом НК является оценка фактического состояния металла, данная с учётом полученных значений, найденных дефектов, выбранных объёмов контроля₈ возможностей и требований использованного метода НК»

Широкое распространение и использование методов НІС, зависит от наличия специального измерительного оборудования, обученного персонала и разработанных методик контроля- По ГОСТ 18353-79 НК классифицируют на виды: оптический, проникающими веществами, акустический, магнитный, радиационный, радиоволновый, тепловой, электрический и электромагнитный.

-12-Каждый вид НК - это группа методов НК, объединенных общностью измеряемых физических характеристик.

Из оптических методов НК обязательным является визуальный контроль (в энергетике проводится согласно [54]). Это универсальный и доступный метод, не требующий больших затрат на приобретение средств измерений. Может проводиться в любых пространственных положениях при условии обеспечении доступа к осматриваемой поверхности. Контролируемыми параметрами являются дефекты, видимые невооружённым глазом, а также мелкие дефекты, определяемые с использованием луп, эндоскопов и переносных микроскопов. К дефектам, регистрируемым визуальным контролем относятся: поверхностные несплошности (трещины, поры, включения и др.), геометрические дефекты конструкции (прогибы, вмятины, выпуклости, отдулины, утолщения, утонения под действием растягивающих сил и др.), видимые макродефекты поверхности (плены, закаты, расслоения, рванины, рябизна и др.), включая изменение цвета металла (побежалость) и дефекты, вызванные воздействием агрессивной среды и коррозии(язвы и язвины, отслоения металла, отложения на поверхности металла, коррозионные утонения и др.) [54-59, 91, 100-102, 109]. Возможности данного метода позволяют регистрировать только поверхностные макродефекты, чьё появление в свою очередь, свидетельствует о развитых процессах повреждёниости на микроуровне данного участка. Подводя итог, можно сказать, что визуальный контроль при всех неоспоримых преимуществах, имеет один существенный недостаток. Возникновение и развитие дефектов на микроуровне, данным методом не выявляется, следовательно, снижается период времени между возможностью обнаружения развивающегося макродефекта и разрушением конструкции.

Другим распространённым оптическим методом является металлографический анализ. Проводится согласно [33-37, 88, 93, 98,106] с использованием [104, 115], Металлографический анализ является обязательным

-13-при проведении обследований с целью продления ресурса. К методу НК его можно отнести в случае организации обследований без изготовления вырезок. При использовании в качестве метода НК проводится либо непосредственно на объекте контроля, либо в лабораторных условиях путём обследования полистирольных оттисков или реплик с дефектного участка. Обследование состоит в оценке фактического вида микроструктуры в сравнении с эталонными шкалами микроструктур, а также в регистрации и измерении произошедших структурных изменении в металле (изменение размеров зерен, выделение фаз, наличие мнкропор п микротрещин и т.д.)- Преимуществом данного метода является возможность получения достоверных данных о действительном состоянии металла на микроуровне- Из недостатков необходимо отметить, что метод требует значительных временных затрат, высокой квалификации оператора, расходных материалов повышенной опасности (кислоты), тщательной подготовки поверхности и организации удобного доступа к поверхности для предварительной обработки. Вследствие этого, естественным образом ограничивается объём контроля, проводимый данным методом.

Методы НК проникающими веществами или капиллярные методы,

j предназначены для контроля сплошности поверхностных слоев деталей. Метод

основан на искусственном повышении контрастности дефектного и

неповреждённого участков обследуемой поверхности, вследствие нанесения

специальных составов [13]. Метод стандартизован, требования к нему описаны

в [22]. Наиболее распространены цветовой, люминесцентный, люминесцентно-

световой методы и др. При капиллярном методе дефектоскопии испытуемые

поверхности деталей сначала покрываются специальными свето- и

цветоконтрастными индикаторными веществами с целью заполнения

имеющихся дефектных полостей, после чего поверхность очищается и

обрабатывается специальным веществом (проявителем) для извлечения

контрастного вещества из полости дефекта на поверхность. Для

-14-люминесцентпого метода вместо проявителя используется освещение ультрафиолетовым светом. Регистрация дефектов производится визуально по изменению светоотдачи дефектных участков по сравнению с неповреждённой поверхностью. Достоинством данного метода можно считать применимость для обнаружения дефектов в деталях сложной геометрической формы- Однако широкому применению данного метода препятствует высокая стоимость оборудования и расходных материалов, а также узкая направленность на выявление только поверхностных дефектов в металле, что не позволяет использовать его для общей оценки фактического структурно-механического состояния металла. Поэтому капиллярный метод, как правило, используется в качестве дополнительного с целью поиска только дефектов поверхности и выходящих па поверхность.

Акустические методы НК основаны на регистрации упругих колебаний, возбуждённых в контролируемом объекте. Стандартные требования к данным методам и применяемому оборудованию изложены в [24-26, 66], Все методы акустического контроля подразделяют на две группы: методы, основанные на излучении в контролируемое изделие волн от внешнего источника и их приёме, и методы, основанные па приёме упругих волн, возникающих в самом источнике» В первом случае методы называют активными, во втором пассивными. Из методов акустического контроля наиболее широко распространена ультразвуковая дефектоскопия, использующая механические колебания упругой среды, частота которых лежит за порогом слышимости человеческого уха, т.е. выше 20 кГц- Для контроля обычно применяют колебания частотой 0,5-ЮМГц. Возможности данного метода НК позволяют обнаруживать поверхностные и внутренние дефекты, измерять геометрические параметры при одностороннем доступе к изделию (диаметр, толщина и др.)_т ^а также физико-механические свойства металлов без их разрушения. Недостатки метода: необходимость прямого контакта датчика с поверхностью контроля и, как следствие, предварительной подготовки поверхности, малые скорости

контроля, наличие мертвой зоны на участке от точки ввода до контролируемого

участка, низкая информативность, не обеспечивающая надёжной дешифровки

дефекта. Перечисленные недостатки не мешают эффективно использовать

ультразвуковой метод для контроля качества металла и сварных соединений

промышленного оборудования, особенно для поиска внутренних дефектов [6G].

Магнитные методы НК предназначены» как правило, для обнаружения

поверхностных дефектов в деталях и полуфабрикатах различной формы,

изготовленных из ферромагнитных материалов [65, 89, 90]. К ним относят

магнитопорошковый, магнитографический, феррозондоный и другие методы.

Методы основаны на обнаружении локальных возмущений поля, создаваемых

дефектами в намагниченном изделии. Магнитный поток, распространяясь по

изделию и встречая на своём пути поверхностный дефект, огибает его

вследствие того, что магнитная проницаемость дефекта значительно ниже (на

практике в 1000 -раз) магнитной проницаемости основного металла»

Амплитудное поле дефекта определяется режимом намагничивания(значением

напряженности магнитного поля Но), размерами дефекта и глубиной залегания.

Вследствие скин-эффекта, могут быть зарегистрированы только дефекты,

залегающие сравнительно неглубоко(на глубине не более 1^2 мм). Наиболее

і распространен в промышленности магните порошковый метод. Его стандартное

описание изложено в [23]. Метод отличает высокая чувствительность к

поверхностным и подповерхностным дефектам (размер дефекта до 2,5мкм с

глубиной залегания до 2мм), простота, универсальность и наглядность

представления результатов контроля. Недостатками метода являются:

необходимость предварительной подготовки поверхности(для уровня

чувствительности А шероховатость не грубее Ка=1,6мкм, для уровней Б н В не

грубее Ка~6,3мкм), контроль только ферромагнитных материалов,

неудовлетворительная выявляемость внутренних дефектов, остаточная

намагниченность проконтролированного участка. Тем не менее, неоспоримые

преимущества метода позволяют успешно применять его для решения задач по

контролга качества металла промышленного оборудования. Новым перспективным магнитным методом является метод магнитной памяти (ММП), основанный па регистрации собственных магнитных полей рассеяния, возникающих на оборудовании в зонах концентрации напряжений в процессе эксплуатации [47]. Условием применимости данного метода является наличие внешнего магнитного поля, как правило, это магнитное поле Земли, а также контроль только магнитных материалов. Для проведения контроля ММП нет необходимости в подготовке поверхности (зачистке), намагничивании, что является достоинством метода. Метод отличают также высокие скорости контроля, до 100м/ч на прямых участках, а также возможность 100%-ного неразрушающего контроля объекта.

Радиационные методы НК основаны на измерении и регистрации проникающего ионизирующего излучения при прохождении его через контролируемый объект- [107]. Основные виды применяющихся излучений это рентгеновское, представляющее собой поток электронов и у-изяучение, возникающее при радиоактивном распаде и представляющее собой электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны (~0,1нм). Радиационные методы основаны на способности ионизирующего излучения, неодинаково поглощаться в различных материалах в зависимости от толщины, плотности и энергии излучения. Любая несплошность, имеющаяся в металле будет иначе поглощать ионизирующий поток в сравнении с бездефектным участком. Это приводит к появлению разности интенсивностей, которая фиксируется детектором, находящимся с противоположной стороны объекта контроля. В качестве детекторов используются ионизационные камеры, полупроводниковые счетчики, радиолюминесцентные экраны и радио графическая плёнка. Основным преимуществом данных методов НК является возможность контроля больших толщин (до 0,5м) и возможность автоматизации при контроле унифицированных деталей ввиду отсутствия непосредственного контакта с контролируемой поверхностью. Недостатки

-17-метода это высокая стоимость, длительность и санитарная небезопасность контроля, необходимость двустороннего доступа к контролируемому участку, повышенные требования к квалификации персонала, неудовлетворительная выявляемость дефектов с малой шириной раскрытия, а также расположенных поперечно по отношению к направлению излучения.

Из электромагнитных методов НК широко распространённым является вихретоковый контроль, основанный на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов» наводимых в объекте контроля этим полем [107]» Для контроля применяются генераторные и измерительные катушки, либо одна катушка, выполняющая функции генераторной и измерительной- Генераторная катушка возбуждает в объекте контроля вихревые токи, создающие магнитный поток, отслеживаемый измерительной катушкой с помощью датчиков. Нарушение сплошности металла является препятствием для вихревых токов и приводит к изменению сигнала ^датчика. Таким образом, вихретоковый контроль основывается на определении изменения свойств, связанных с магнитной проницаемостью и может быть применён для фазового и структурного анализа» По этой же причине он слабо применим для обследования сварных соединений из-за возникновения больших помех, вызванных природой сварочного процесса. Данным методом определяются поверхностные и подповерхностные дефекты глубиной до 1 мм. Преимуществами вихретокового метода является возможность контроля фазовой и структурной неоднородности металла, удовлетворительная скорость контроля вплоть до возможности организации автоматического контроля, возможность определения толщин покрытий и стенок труб, отсутствие требований к подготовке поверхности контроля. Недостатками являются: сильная зависимость чувствительности метода от зазора между датчиком и объектом контроля, затруднённость контроля сварных соединений, небольшая глубина выявляемых дефектов. Специфичность задач,

-18-решаемых данным методом, предопределила его широкое использование при контроле металла промышленного оборудования.

К неразрушающим методам контроля состояния металла можно отнести
методы безобразцового определения механических свойств по характеристикам
твёрдости- Стандартное описание методов дано в [27-29, 32]. Сущность
методов твёрдости состоит в регистрации параметров, измеряемых при
вдавливании в контролируемую поверхность инденторов определённой формы.
Наиболее широко распространены: измерения твёрдости переносными
твердомерами статического действия, методом ударного отпечатка, измерение
методом упругого отскока бойка. Достоинством этих методов является:
удовлетворительная скорость контроля с возможностью автоматизации для
отдельных методов(царапание, непрерывное вдавливание), высокая
локальность контроля заданных участков (измерения микротвёрдости),
отсутствие необходимости в- расходных материалах» оценка и определение
таких характеристик как пределы упругости и текучести, модуль нормальной
упругости, характеристики прочности [40]. Недостатком методов является
трудность обследования деталей сложной криволинейной формы, требования к
предварительной подготовке поверхности и невозможность организации
100%-ного контроля поверхности. _t

Подводя итог, можно сделать вывод, что в настоящее время не существует такого метода НК, применение которого позволило бы получить полную картину состояния металла во всём объёме обследуемого оборудования. Каждый из описанных методов, наряду с несомненными достоинствами, имеет свои специфические недостатки, что приводит к необходимости проведения комбинированных обследований различными способами контроля. Поэтому с точки зрения надежности, на первый план выходит задача правильного выбора того или иного метода и контролируемых характеристик металла промышленного оборудования в процессе эксплуатации [18,67].

-19-1.2. Основные диагностические параметры, оценивающие степень деградации металла

Исходя из возможностей перечисленных в предыдущей главе методов НК, можно объединить все измеряемые ими характеристики по общим признакам в следующие диагностические параметры:

соответствие геометрических размеров конструкции, включая

состояние поверхностей, требованиям нормативно-технической

документации (НТД);

соответствие физических свойств металла требованиям НТД;

соответствие механических свойств металла требованиям НТД;

соответствие требованиям НТД к наличию и размерам несплошностей

в металле;

соответствие микроструктуры металла требованиям НТД. Получение достоверной " информации по всем вышеупомянутым диагностическим параметрам при условии 100%-иого контроля, позволяет полностью оценить действительное структурно-механическое состояние оборудования. Но в реальных условиях такое техническое обследование не проводится по ряду объективны^ причин. Во-первых, проведение полномасштабного /00%-ного контроля потребует значительных временных и финансовых затрат, связанных с природой применяемых методов НК, Объект контроля, как правило, находится в эксплуатации и не может долго находиться в ремонте, а в случае появления значительных затрат на ремонт, естественным образом встает вопрос о целесообразности такого обследования вообще. Поэтому, на практике /00%-ный контроль всего оборудования не предусматривается, хотя может быть применен для небольшой группы однотипных элементов, работающих в одинаковых условиях, если имеются неудовлетворительные результаты технического обследования одного из них [55, 57]. Во вторых, нет необходимости в проведении одинакового объёма обследований для различных элементов оборудования, эксплуатирующихся в

-20-разных условиях. Естественно, что для высокоиагруженных элементов, длительное время находящихся под воздействием высоких температур, давлений, воздействия агрессивной среды и т.д., объём технического диагностирования по умолчанию должен быть больше, чем для элементов того же оборудования, работающих в более щадящих условиях. В третьих, не все процессы повреждаемости оборудования протекают с одинаковой скоростью. Это означает, что не все параметры и не все элементы оборудования следует контролировать при каждом обследовании. Например, прямые участки и гибы одного и того же паропровода, имеют разные объёмы контроля и разные периоды времени между обследованиями [55, 57], Все это приводит к необходимости тщательного и продуманного выбора контролируемых параметров, при проведении технических обследований.

Для правильного выбора диагностических параметров структурно-механического состояния металла, -контролируемых в процессе эксплуатации, необходимо руководствоваться сценарием наиболее вероятного механизма разрушения металла в данных условиях эксплуатации. Существует множество критериев оценки повреждешюсти металла в процессе длительной эксплуатации, и для проведения анализа ими используются перечисленные диагностические параметры [3, 4, 12, 20.'51, 52, 70, 81, ПО, 111, 116].

Соответствие геометрических размеров конструкции проверяется, как уже отмечалось ранее, средствами визуального контроля. Любое аномальное формоизменение конструкции свидетельствует о снижении прочностных свойств, и регистрация этого процесса позволяет сделать вывод о начавшемся разрушении металла. Действие данного параметра актуально при протекании процессов ползучести и разрушения поверхностей под действием коррозии и окалииообразования (утонение стенок) [1,4, 56].

Соответствие физических свойств металла контролируется множеством методов НК путём измерений или регистрации изменений физических характеристик. Основным результатом контроля является получение сведений

о наличии в металле несплошиостей, их размеров и количества. Дополнительно

к этому, некоторыми методами НК можно установить протекающие процессы

изменения формы (определение утонения стенок), оценить внутреннюю

микроповреждённость (определение зон концентрации напряжений) и

изменения микроструктуры (регистрация роста зерна, фазовой и структурной

неоднородности и др,). Данный параметр, благодаря многообразию

применяемых методов и определяемых характеристик, используется всеми

известными критериями оценки действительного состояния металла [55, 57].

Определение механических характеристик производится с помощью

испытаний образцов, сделанных из вырезок анализируемых участков.

Полученные значения позволяют реально оценить прочностные качества

обследуемого оборудования, но необходимость изготовления вырезок не

позволяет осуществлять оперативный неразрушающий контроль. Этот

недостаток в последнее время, успешно устраняется с развитием безобразцовых

неразрушающих методов экспресс-оценки механических свойств на основе

измерений твёрдости металла [71-80_? 103]. Фактический уровень механических

свойств (пределы текучести и прочности, относительное удлинение, модуль

упругости и др.) позволяет, в сравнении с исходными или паспортными

1 данными, установить и оценить произошедшее изменение прочностных

свойств. Данный параметр особенно актуален при длительном протекании

процессов статического нагружения, износа, ползучести, усталости,

коррозионного разрушения и окалинообразования [3-5, 12, 21, 51, 62, 111].

Соответствие требованиям к сплошности или размерам допустимых

дефектов устанавливается после обследования металла физическими методами

НК, Для выявления всех возможных дефектов обычно требуется применение

нескольких методов НК- Полученные данные по количеству, размерам и

расположению найденных макродефектов, в совокупности образуют картину

фактической повреждённости металла на макроуровне на данном участке.

Далее производится анализ возможности безаварийной дальнейшей

эксплуатации обследованного оборудования, для чего используются нормы и требования, установленные выбранными критериями оценки состояния металла. Так как в результате устанавливается связь между наличием внутренних макроповреждений в металле и его способностью выполнять предписанные функции, то данный параметр актуален в большей мере для случаев усталостных и хрупких разрушений [38, 43, 50, 107].

Металлографический анализ производится с целью определения и
регистрации, произошедших за время эксплуатации изменений на микроуровне
и позволяет получить наиболее достоверную информацию о действительном
состоянии металла. Ранее этот вид контроля был тесно связан с механическими
испытаниями, так как для проведения исследований использовался металл
вырезок. Однако, существуют варианты неразрушаю ще го контроля
микроструктуры с применением портативных микроскопов и исследованием
полистирольных оттисков и реплик. Выявляемое данным методом состояние
микроструктуры, позволяет сделать достоверный вывод о выработке металлом
механических свойств и оценить его внутреннюю

повреждённость(дефектность). Эти сведения в первую очередь важны при оценке длительно протекающих процессов статического нагружения, усталости, ползучести, окапинообразрвания, межкристаллитной коррозии идр, [3-5, 15,20,50,62,81].

Таким образом, создание целостной системы контроля состояния металла зависит не только от выбранных контролируемых параметров, но и от выбора критериев оценки структурно-механического состояния металла. Ошибочный выбор критериев оценки состояния металла, в лучшем случае, может повлечь за собой необоснованное увеличение объёмов технического диагностирования без видимых результатов, в худшем случае, может привести к росту числа аварийных остановов и отказов действующего оборудования.

1*3* Существующие подходы к оценке остаточного ресурса оборудования

Выбор критериев оценки структурно-механического состояния металла какой-либо конструкции должен производиться на стадии проектирования, на основе сведений о её форме и размерах, требуемом сроке службы, условиях предстоящей эксплуатации, применённых материалах, способах изготовления и монтажа отдельных элементов и всей конструкции в целом. Для обеспечения надёжной эксплуатации оборудования на всем назначенном сроке службы, выбранные критерии должны отслеживать протекающие в металле процессы повреждаемости. Поэтому они выбираются согласно наиболее вероятным сценариям разрушения данной конструкции в данных условиях эксплуатации.

Наиболее известным применяемым критерием является сопротивление механическому разрушению в условиях однократных а многократных статических нагрузок. Его применение основано на предположении об ухудшении с течением времени, механических свойств конструкции. Механические характеристики конструкции могут ухудшиться под действием коррозионного разрушения, при изменении схемы нагружения, при проведении ремонта с использованием материалов с худшими характеристиками, чем у основного металла, при изменении условий эксплуатации, под действием механического старения. Критерий используется, как правило, при невысоких температурах эксплуатации, для углеродистых сталей не выше 350С. Применение данного критерия для различных элементов оборудования, стандартизовано и описано в нормах расчётов на прочность [97], Для неунифицированных деталей расчетные данные должны входить в проектно-конструкторскую документацию. Для конкретных условий эксплуатации выбирается расчётная схема, и выделяются контролируемые параметры. Из соответствующих норм расчётов на прочность или конструкторской документации выбираются с учетом коэффициентов запаса прочности допускаемые значения, например, допускаемые напряжения. Далее проводится

расчёт на прочность, по итогам которого» контролируется уровень фактических

значений механических характеристик в сопоставлении с допускаемыми

значениями. Если значения фактических показателей прочности равны или

меньше допускаемых, это означает исчерпание коэффициентов запаса

прочности (К<1) и, соответственно, выработку конструкцией своего ресурса.

Таким образом, параметрами предельного состояния по данному критерию

являются коэффициенты запаса прочности. При проведении поверочных

расчётов контролируемым параметром является толщина стенки. Ухудшение

механических свойств конструкции металла также можно обнаружить при

анализе микроструктуры (механическое старение металла). Несмотря на то,

что большинство аварий и отказов оборудования происходит не по этому

критерию, соответствие его условиям всегда учитывается в реальной

эксплуатации [86],

Более распространены аварии и повреждения, вызванные усталостным

разрушением. Оценку состояния металла в этом случае ведут по критерию

сопротивления усталости. Расчёт конструкций на сопротивление усталости

также хорошо изучен и стандартизован [31, 97]. Реализация данного критерия

основана на предположении о накоплении повреждённости в металле при его

і циклическом нагружении. По мере увеличения времени эксплуатации в металле

зарождается трещина усталости, рост которой до критического размера может привести к внезапному полному разрушению конструкции. Различают инкубационный период — время до зарождения трещины и период стабильного подрастания трещины. Для оценки ресурса по данному механизму, составляется расчётная схема нагружения, определяются все характеристики цикла <7_та# _min, G& &г> ^по нормативным кривым определяются допустимые

значения напряжений и число циклов нагружения. Ресурс конструкции оценивается по фактическому числу циклов нагружения N, которое сравнивается с допустимым значением числа циеслов нагружения Nq. Значение No определяется по расчётной кривой усталости с использованием

-25-коэффш{иеитов запаса прочности по числу циклов погружения rjy и по алиъчитуде нагружения ц^ для данной стали и условий эксплуатации. При N-Noy считается, что запас прочности по числу циклов или амплитуде нагружения исчерпан и конструкция выработала свой ресурс. Однако, основным браковочным признаком по данному критерию является наличие в металле развитых и зарождающихся усталостных трещин, а также наличие микротрещин и развитой повреждённости металла на микроуровне, т.е. усталостная повреждаемость металла. Усталостное разрушение является одной из главных причин аварий и отказов оборудования при длительной эксплуатации поэтому учёт данного критерия является обязательным при проведении обследований с целью продления ресурса.

Для условий длительной эксплуатации оборудования, необходимо также принимать во внимание критерий сопротивления хрупколіу разрушению [30]. Хрупкое разрушение представляет собой разрушение" без заметных пластических деформаций, что говорит о его протекании при напряжениях, меньших предела текучести. Хрупкое разрушение может протекать при наличии в конструкции дефекта сплошности (трещина, пора) определённого размера. При реализации в конструкции таких условий, при которых она становится чувствительной к имеющиеся дефектам сплошности, также может наступить хрупкое разрушение- Чувствительность металла к нссплошностям может быть вызвана технологией изготовления, эксплуатацией при температурах, близких к критической температуре хрупкости (когда доля хрупкого излома составляет свыше 50%)_у способом натружения, формой и размерами несплошностей и др. Все эти факторы либо повышают критическую температуру хрупкости, либо способствуют увеличению внутренней повреждённости металла. Чем больше разница между температурой эксплуатации и температурой перехода в хрупкое состояние, тем ниже чувствительность металла к нссплошностям и больше размеры допускаемых

-26-дефектов. Разность между температурой эксплуатации и критической температурой хрупкости называется запасом вязкости. Применение критерия сопротивления хрупкому разрушению производится проверкой соответствия следующего условия: Ki<[Kt]_it где Kj - коэффициент интенсивности напряжений для данной несплошности, а [КJ і - допустимое значение коэффициента интенсивности напряжений (/ =1, 2, 3 для условий нормальной эксплуатации, гидроиспытаний и аварийной ситуации соответственно). Коэффициент [Kj]i пропорционален запасу вязкости, с увеличением запаса вязкости его значение возрастает. Таким образом, основным контролируемым параметром является минимально допустимый размер песплошиости в металле, но увеличение запаса вязкости также может привести к выполнению условий данного критерия [18].

При эксплуатации в области высоких _ температур

(Г^сгауяпщні^Греіфисліянзршіи)» в металле реализуются механизмы ползучести, оценку которых проводят по критерию ползучести и длительной прочности. Сущность явления ползучести состоит в необратимом пластическом деформировании металла при высоких температурах эксплуатации [41], Неконтролируемое развитие данного процесса может привести к снижению прочности конструкции, поэтому при периодических технических обследованиях высокотемпературных элементов оборудования, обязательно проверяется соответствие требованиям данного критерия. При обследованиях необходимо проконтролировать следующее условие: с_г^т < [а_х0^т], где T^T - предел длительной прочности при данной температуре Т и фактическом времени эксплуатации г₅ [ег_то^т] - допускаемое значение предела длительной прочности при данной температуре Т и заданном времени эксплуатации г₀, определённое с учётом коэффициента запаса длительной прочности. Однако, для определения tf_t^T необходимо проведение стандартных испытаний на ползучесть образцов из

-27-вырезок контролируемого участка, что в реальных условиях эксплуатации не всегда выполнимо из-за отсутствия необходимого оборудования (высокотемпературные лабораторные печи) [92], малой длительности по времени запланированного обследования и необходимости сохранения целостности контролируемого элемента для дальнейшей эксплуатации. Поэтому проверка соответствия данному критерию на практике ведётся контролем геометрических размеров элементов конструкции, так называемые измерения остаточной деформагпт и контролем .микроструктуры [56]_ Нормативной и конструкторской документацией назначаются предельные значения остаточной деформации и требования к микроструктуре для каждого элемента оборудования, которые и контролируются в период эксплуатации [55, 57].

Наряду с вышеперечисленными основными критериями оценки
структурно-механического состояния металла широко применяются такие
критерии как сопротивление износу, коррозии, стойкость против
меоіскристаллитной коррозии и др. [18] Для данных процессов характерна
удовлетворительная предсказуемость процессов повреждений,

преимущественно развивающихся с поверхности, что позволяет в ряде случаев провести 100%-ное обследование и устранить последствия образовавшихся повреждений.

Как видно из данного обзора, для разных элементов одного и того же оборудования, но работающих в разных условиях эксплуатации, применяются разные критерии оценки состояния металла. Таким образом, после определения критериев оценки состояния металла для каждой группы однотипных элементов оборудования, эксплуатирующихся в одинаковых условиях и назначения контролируемых диагностических и расчётных параметров, возникает необходимость построения целостной системы контроля для данного типа оборудования.

-28-1.4. Цель и задачи диссертации

Построение целостной системы контроля технического состояния действующего оборудования традиционно решается следующим образом. Обследуемое оборудование разбивается на группы однотипных элементов, работающих в одинаковых условиях (паро-перепускные трубы, поверхности нагрева, паропроводы, конвективные пучки и т,д.). Для каждой такой группы на стадии проектирования определяется критерий оценки состояния металла и назначаются контролируемые диагностические параметры и параметры предельного состояния. Далее разрабатываются порядок и объёмы технических обследований каждой группы элементов оборудования, производится согласование с аналогичными планами обследований других групп элементов, после чего разрабатывается и организуется техническое обследование всего агрегата. Конечной целью выстроенной таким образом системы _т контроля металла является достижение безаварийной длительной работы контролируемого оборудования [55, 57, 91, 100, 101].

Описанная система, несмотря на неоспоримую эффективность, в настоящее время постепенно обнаруживает уязвимые места. Это напрямую связано с увеличением срока службы действующего оборудования сверх проектного ресурса. Эксплуатация металла в условиях значительного превышения проектного ресурса высвечивает такие задачи как:

необходимость изменения критериев оценки состояния металла,

выработавшего проектный ресурс;

определение и обоснование дополнительных диагностических

параметров, подлежащих обязательному периодическому контролю в

процессе эксплуатации;

обоснование возможности дальнейшей безаварийной эксплуатации

металла в условиях исчерпания его проектного ресурса;

необходимость проведения 100%*ного технического обследования

оборудования, отработавшего проеютшй ресурс;

Продолжение эксплуатации в условиях выработки проектного ресурса

значительно повышает риск внезапных аварий и отказов, В первую очередь это связано с увеличением влияния других, ранее не принимавшихся во внимание, повреждающих факторов в дополнение к основной причине повреждений. Например, для многих элементов выработавших проектный ресурс, актуальными становятся процессы коррозии и окалинообразования [4]. Изменение критериев оценки состояния металла влечет за собой появление новых диагностических параметров, подлежащих регистрации при проведении технических обследований [7, 21, 51, 69_t 116]. В условиях увеличения контролируемых параметров, проблемными становятся анализ увеличивающейся информации и принятие решения по дальнейшей эксплуатации оборудования- И наконец, выработка проектного ресурса оборудованием, предполагает организацию 100%-ного контроля металла, что недостижимо при использовании традиционных методов НК.

Целью данной диссертации, является поиск решения по данным О вопросам, что поможет продлить жизнь значительному парку промышленного _я оборудования. По оценкам до 80% действующего теплотехнического оборудования в стране выработало свой проектный ресурс, и его обоснованная дальнейшая эксплуатация является сложной проблемой в промышленности. Одним из путей решения этой проблемы заключается є разработке и обосновании комплексной экспресс-методики оперативной оценки структурно-механического состояния металла теплоэнергетического оборудования є процессе длительной эксплуатации с применением неразрушающих физических, механических и металлографических методов контроля, позволяющих _г-^ осуществить прогноз и повысить надежность*)дальнейшей эксплуатации. В этом заключается и цель данной диссертационной работы.

-30-Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие

основные задачи:

1. Выполнить анализ существующих методов по обследованию и контролю металла оборудования и трубопроводов ТЭС с целью продления срока службы.

2. Развить и уточнить методики неразрушающего безобразцового контроля концентраторов напряжений, механических свойств и микроструктуры металла непосредственно в деталях и конструкциях.

3. Установить, обосновать наиболее информативные количественные показатели структурно-механического состояния металла, выявляемые иеразрушающими методами контроля.

4. Разработать методику оперативного 100 %-го неразрушающего контроля оборудования и трубопроводов, сочетающую физические методы контроля для выявления дефектных зон, безобразцовые методы контроля для количественного определения механических свойств и микроструктуры в этих зонах.

5. Применить на практике разработанную методику на оборудовании и
трубопроводах ТЭС с разной наработкой, включая исчерпавших свой ресурс.
Сделать прогноз об изменении структурно-механического состояния в процессе
длительной эксплуатации конкретных узлов и деталей.

Глявя 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ МАГНИТНЫХ И

МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛА

Процесс разрушения металла всегда сопровождается определёнными физическими явлениями: тепловыми, электрическими, магнитными, электромагнитными и др. Поэтому эффективная система НК металла должна использовать методы, основанные на измерении или регистрации изменений физических характеристик металла в процессе эксплуатации. В настоящее время зависимости основных физических свойств металла от его поврежденное и внутренней неоднородности достаточно хорошо изучены, что позволяет выбрать в качестве основного наиболее приемлемый физический метод НК.

В предыдущей главе был выполнен обзор существующих физических методов контроля и сформулированы требования к разрабатываемой методике с учётом требований к контролю оборудования, эксплуатирующегося за пределами проектного ресурса, В данном случае, одним из главных требований к применяемым методам НК должно быть достижение 100%-ното контроля обследуемого оборудования.

Выполнение данного требование с помощью традиционных методов контроля (УЗД, МПД, рентген) ограниченно выполнимо из-за необходимости подготовки поверхности (зачистки), малых скоростей контроля, высокой стоимости расходных материалов. В этой связи, из новых разработанных методов НК выделяется метод магнитной памяти металла (ММП), свободный от вышеупомянутых ограничений [47]. Рассмотрим, каковы его преимущества и недостатки.

ММП представляет собой метод неразрушающего контроля, основанный на регистрации собственных магнитных полей рассеяния (СМПР), возникающих па оборудовании в зонах концентрации напряжений (ЗКН) в процессе эксплуатации. По своему определению ММП относится к так называемым «пассивным» методам, когда на контролируемый металл не

-32-производится никаких воздействий физическими полями с целью измерения возникающего последействия. «Пассивный» метод контроля, как правило, отличается возможностью регистрации сложившейся в процессе эксплуатации, истинной картины распределения измеряемого физического поля объекта. В промышленности, кроме ММП, получил широкое распространение ещё один «пассивный» метод - метод акустической эмиссии, разработанный гораздо раньше, чем ММП. Однако, по мнению специалистов, использующих ММП в производственных условиях, этот метод позволяет получать дополнительную информацию о наличии локальных зон с повреждённостыо металла на ранней стадии се развития [47].

Обязательным условием применимости ММП является наличие внешнего магнитного поля, способствующего проявлению магнитоупругого эффекта и росту остаточной намагниченности. Под внешним магнитным полем почти всегда подразумевается магнитное поле Земли- Для деталей и сварных соединений после их изготовления и охлаждения в магнитном поле Земли, регистрируемые СМПР характеризуют внутреннюю структурную неоднородность металла. Таким образом, можно отметить, что ММП контролирует напряженно-деформированное состояние металла и неоднородность внутренней структуры ло магнитным параметрам. Основными контролируемыми параметрами являются: наличие и расположение ЗКН, внутренняя поврежденность структуры в ЗКН и наличие несплошностей (макродефектов).

Достоинствами данного метода можно считать следующие обстоятельства:

не требуется предварительная подготовка поверхности(зачистка);

не требуется специальное намагничивание, т.к. используется естественная имеющаяся намагниченность;

метод может применяться не только при ремонте но и при работе объекта контроля;

возможно достижение 100%-ного контроля обследуемых поверхностей;

при проведении контроля используются переносные малогабаритные приборы.

Ограничением по применению ММП являются случаи, когда изделие или деталь конструкции эксплуатировалась в отсутствие внешнего магнитного поля (экранированный от магнитных полей участок контроля), но на практике такие случаи чрезвычайно редки. Также естественно, что ММП не применим для контроля немагнитных материалов, однако в энергетике их использование при изготовлении основного оборудования незначительно. Поэтому можно считать, что ММП полностью применим в качестве одного из методов при комплексном обследовании энергетического оборудования, особенно для случаев эксплуатации за пределами проектного ресурса»

2.1. Изменение магнитного поля рассеяния и его градиента при растяжении металла

Рассмотрим обоснованность применения ММП как одного из методов для оперативного диагностирования структурно-механического состояния металла оборудования после длительной эксплуатации. Для этого необходимо установить связь между регистрируемыми данным методом параметрами и протекающими в контролируемом объекте процессами деформации и разрушения.

Основной целью при проведении обследований с помощью ММП является поиск ЗКН Согласно разработанным методикам поиска ЗКН, основным признаком наличия указанных зон на объекте контроля являются участки, в которых происходит смена знака вектора напряженности магнитного поля, так называемые линии Яр=0 [47]. Поскольку в этих участках предполагается усиленное развитие процессов разрушения на микроуровне (увеличение плотности дислокаций, появление и рост микротрещин), справедливо полагать, что рано или поздно эти процессы проявятся и на

-34-макроуровне в виде развивающихся трещин. Поэтому необходимо воспроизвести и обследовать процесс зарождения и развития микротрещин в металле с последующим его разрушением.

Исследование связи между диагностическими параметрами ММП и процессом разрушения металла производилось при испытаниях на статическое растяжение. Образец из стали 12Х1МФ, не подвергавшийся искусственному намагничиванию, устанавливался в разрывную машину «Instron — 1115» и подвергался постепенному ступенчатому растяжению со скоростью деформирования 2 мм/мин» Вдоль нанесенных на образец продольных линий А-А и Б-Б, производилось измерение нормальной составляющей напряженности магнитного поля Н_р прибором ИКН-1М-4. В процессе ступенчатого растяжения образца, была определена и нанесена на образец линия смены знака (Я_р-0). Ниже приведен рисунок-схема процесса испытания.

Линия

_ня„=о

Рис. 2. Схема измерений напряженности Нр собственного магнитного поля рассеяния образца при его статическом растяжении.

Измерение напряженности магнитного поля Н_р и его градиента К_1т производилось с использованием следующей формулы:

|ДЯ_Рі
*"„.,= . (О

где /_к - длина отрезка, перпендикулярного к линии Яр=0 и отложенного по обе стороны от нее.

Для градиента магнитного поля Я*_ин по результатам измерений была получена следующая картина. С момента начала нагружения значения градиента магнитного поля К_т начали несколько снижаться, затем при достижении напряжений, равных пределу текучести, был зарегистрирован небольшой всплеск К_Ш1ш При увеличении степени пластической деформации, соответствующей пределу прочности, зарегистрирован значительный (=2_я5раза) рост градиента магнитного поля К_т.

Результаты измерений градиента магнитного поля приведены ниже в табл. 1-

Таблица 3

Результаты измерений градиента магнитного поля А", при проведении испытаний на растяжение

Согласно результатам проведённого эксперимента, можно отметить, что появление резких скачков градиента магнитного поля К_К11 при проведении обследований оборудования указывает на участки с развивающейся внутренней повреждённостью, а регистрируемое превышение количественного значения градиента магнитного поля более чем в 2 раза, свидетельствует о начинающемся процессе разрушения металла.

-36*

Таким образом, предварительно можно сделать вывод, что напряженность магнитного поля Н_р растет с увеличением пластической деформации, причем этот рост качественно повторяет соответствующее изменение истинных напряжений в металле. Наличие резких скачков градиента магнитного поля К_т и превышение его количественных значений более чем в 2 раза, указывают на участки с развивающимися внутренними механическими повреждениями.

Для подтверждения установленной связи между процессом растяжения и возникающими при этом СМПР провести дополнительные эксперименты с металлом, пробывшим длительное время в эксплуатации в условиях Актюбинском ТЭЦ (Казахстан), Для принятия решения по дальнейшей эксплуатации трубного конвективного пучка 063x4 производства американской фирмы «Рилей-Стокер», котлоагрегата №5 (с параметрами пара 420 С, 3,4 МПа) и зарегистрированным сроком службы 60 лет, были запланированы механические испытания на растяжение трёх трубных образцов (см. рис. 3). Сталь перлитного класса (марка не установлена) по механическим свойствам аналогична стали 12ХМ По результатам испытаний предполагалась дальнейшая эксплуатация данных труб.

Испытания производились на разрывной машине РМ-50, напряжённость магнитного поля измерялась прибором ИКН-1М-4, с применением сканирующих датчиков.

Из-за отсутствия конструктивной возможности производить контролируемое ступенчатое растяжение на данной испытательной установке, измерение напряжённости магнитного поля Н_р образцов производилось следующим образом:

снятием магнитограммы после установки в разрывную машину с шагом сканирования 1мм по центру образца;

снятием магнитограммы после предварительного нагружения с нагрузкой о^&_т (для определения линии //_р=0) и построения этой линии;

уточнённого расчёта Н_р на расстоянии 5 и 10 мм ио обе стороны от лиуим //р-^0 для начального момента нагруженмя с использованием соответствующем магнитограммы;

расчёта И_Р на расстоянии 5 и 10 мм по обе стороны от линии Я_РЮ мя ншружемия с пагруїкоії (F^tfj;

после испытания при совмещении разорванных частей и ориентации и том же направлении, как лрн проведении эксперимента к мэмерсиня Я_р на расстояние 5 и 10 мм но обе стороны от линии Пг0.

Рис. 3* Фотография образцов т труб конвективного пучка котдоагретата №5 А&тюбиыской ТЭЦ после испытаний.

По завершении эксперимента было отмечено, что разрыв всех, трёх образцов произошёл по построенным линиям //_Р-=0_Й полученным после иаіружения до нагрузки &%№?.

Ниже приведены полученные по результатам эксперимента значения

напряжённости Я_р магнитного поля в указанных точках и рассчитанные для

этих точек значения градиентов магнитного поля К_ш (см. табл. 2),

Таблица 2

Результаты измерения напряжённости Я_р магнитного поля и

расчёта градиента К_ш при проведении испытаний на растяжение образцов

из труб конвективного пучка котлоагрегата №5 Актюбинской ТЭЦ

-39-Еще один эксперимент был проведен для стали 30, находящейся в состоянии поставки. Из этой стали были изготовлены плоские образцы для испытания на растяжение. Регистрация усилий и деформаций при растяжении выполнялась на каждой ступени нагружения, начиная от предела упругости и до предела прочности. По значениям нагрузки и поперечного сечения рассчитывались истинные напряжения S и истинные деформации є. Это объяснялось с тем, что значения She позволяют выполнить сопоставление интенсивности напряжений и деформаций при других видах нагружения, основанное на существовании единой кривой упрочнения в пластической области деформирования- На каждой ступени нагружения также определялась напряженность магнитного поля Яр по той же методике, что и при испытании стали марки 12Х1МФ. На рис. 4 представлены результаты испытаний, подтверждающие существующую связь между уровнем истинных напряжений в образце S и напряженностью магнитного поля Яр при постоянном увеличении истинных Деформаций,

S, МПа Я_ртА/м

0 4 8 *,%

Рис. 4. График зависимости истинного напряжения при растяжении S и напряжённости магнитного поля Н_р от деформации є для стали 30

Анализируя полученные значения, отметим устойчивый рост напряжённости магнитного поля в период проведения испытаний по всем образцам. Однако конечное превышение градиента магнитного поля К_на более чем в 2 раза было от.мечено только у двух образцов, У образца №3 это превышение составило 1,8. Также зарегистрирован рост градиента K_}ill в сравнении с исходным при предварительном нагружении(<т=:<тт) до значений 1,2-5-1,5., что явилось отличием от описанного ранее эксперимента.

На основании полученных результатов, подтверждается устойчивая связь между процессом растяжения и возникаюгцими в деформируемом металле СМПР> а также применимость ММП для выявления в металле участков в состоянии предразрушения (ЗКН) при использовании диагностических признаков (Н_р=0) и обнаруэ/сении всплесков градиента магнитного поля K_UJi более, чем в 2 раза.

2.2. Изменение магнитного поля рассеяния и его градиента при вдавливании индентора в металл

Исследование связи между магнитными и механическими характеристиками металла также прои^одилось при проведении другого вида механических испытаний - статического вдавливания в испытываемую поверхность сферического индентора. В отличие от статического растяжения в области равномерной деформации, при вдавливании имеет место сложное напряженно-деформированное состояние уже на ранней стадии зарождения упругопластической деформации [61]. При нагружении металла вдавливанием, как и при других видах нагружения (растяжением, сжатием и т.д.), вначале происходит упругая, а затем упругопластическая деформация [16]. При этом особенный научно-практический интерес представляет зона перехода упругой деформации в упруго пластическую. На этом участке определяются такие важные механические характеристики как твёрдость на пределе упругости или твёрдость на пределе текучести, которые взаимосвязаны с пределом упругости

и пределом текучести при растяжении [8]. Не менее важной задачей является

установление закономерностей изменений магнитных параметров в пластической области деформирования при определении твёрдости по Бринеллю и максимальной твёрдости, величин, связанных соответственно с пределом прочности и временным сопротивлением. Поэтому исследование связи между процессом вдавливания и возникающими в металле изменениями магнитного поля на участке контактной деформации было разделено на два этапа.

На первом этапе производилось исследование участка перехода от упругой к упругопластической деформации при степени пластической деформации вдавливания \}/_Вд<1%. Среднее значение пластической деформации при вдавливании можно приближенно оценить по формуле М.П.Марковца [71], аналогичной формуле для определения относительного сужения при растяжении.

VvrW-їУМ , (2)

где М - поверхность отпечатка, F - проекция поверхности отпечатка. Для

определения условного предела текучести принимают допуск на остаточную пластическую деформацию 0,2%, а для определения предела упругости этот допуск более низкий и может составлять 0,1 или 0,05%. По определению, твёрдость на пределе текучести НВ₀₂ измеряется при достижении пластической

деформации ^^=0,2%.

НБ₀₂=Р_0ЛШ_0і2 , (3)

где Pq— нагрузка вдавливания на пределе текучести; Л/о,2 - поверхность отпечатка на пределе текучести. На практике удобнее использовать другую величину - относительный диаметр отпечатка (d/Dfoj , значение которой можно рассчитать для исследуемого диапазона значений \|Vi и применять для оценки

-42-\|У_Вд. Формирование первого пластического отпечатка сопровождается движением дислокаций с постоянным увеличением их плотности. Следствием этого является появление линий Чернова-Людерса на поверхности контакта. Но появление первых следов пластической деформации еще не означает ее распространение на всю контактную поверхность, для чего требуется увеличение нагрузки вдавливания [75]. Эти процессы должны отражаться на диаграмме непрерывного вдавливания индентора в виде перелома или переходной зоны от упругой деформации к упругопластической. Протекание этих процессов, сопровождающееся увеличением плотности дислокаций в месте контакта, должно вызвать соответственное изменение параметров магнитного поля. Но следует учесть, что в данном случае пластическая деформация распространяется по поверхности контакта и по глубине. Поэтому измерение магнитных характеристик должно учитывать данный объёмный характер распространения пластической деформации.

На рис,5. приведена диаграмма непрерывного вдавливания сферического индентора в координатах «нагрузка вдавливания - осевое перемещение индентора». Изображённая диаграмма была получена на автоматизированном приборе МЭИ-ТА при вдавливании сферического индентора с радиусом R=25 мм в поверхность микрошлифа ив стали 10. Диаграмма состоит из ветви нагружения и ветви разгрузки, что позволяет разделить упругую и пластическую составляющие общей деформации при вдавливании. По оси абсцисс отложена глубина вдавливания t_r мкм_? по оси ординат прикладываемая нагрузка вдавливания Р₉ кгс. На ветви нагружения отчетливо виден перелом графика, обозначающий зону перехода от упругой к упругопластической деформации, и соответственно, указывающий на площадку текучести при растяжении. По данной диаграмме можно определить глубину и диаметр отпечатка в упругой и упругопластической областях деформирования. Используя полученные результаты, можно рассчитать значения невосстановленной и восстановленной твердостей по Бринеллю НВ и характеристики прочности.

P,

К ГС

Рис. 5. Диаграмма непрерывного вдавливания сферического индентора. Материал - сталь 10

Испытания на статическое вдавливание на участке перехода из упругой в

j упруго пластическую области были исследованы с применением MMTL Для

этого вдавливание индентора выполнялось ступенчато с нагрузкой и разгрузкой

металла на каждой ступени нагружения. Измерение напряжённости магнитного

поля производилось прибором ИКН-1М-4 с применением феррозондового

трехкомпонентного датчика. После разгрузки вначале измерялся диаметр

остаточного отпечатка(если он был виден), а затем регистрировалось магнитное

поле в области этого отпечатка. Измерялись три составляющие магнитного

поля II_x,H_ytH_zt соответствующие трем компонентам главных деформаций є_[7 е₂,

j. Затем по специальной программе выполнялся расчёт объемного магнитного

поля Hq\

Ло= ~W+tf_y² + W_z² .

(4)

На каждой ступени нагружения помимо магнитных параметров определялись текущие значения твёрдости по Бринеллю НВ_{ и средней остаточной деформации при вдавливании фвд.

На рис.6, представлены зависимости твёрдости по Бринеллю НВ\ и объёмного магнитного поля Н₀ от средней остаточной деформации при вдавливании y_№

НВи МПа

Н₀,А/м

--Ї60

//#0,2

Рис. 6. Зависимости твёрдости по Бринеллю НВ\ и объёмного магнитного поля Н₀ от средней остаточной деформации при вдавливании \|/_вд для стали 10

Зависимость «НВ^ - \[/_вд» представляет собой диаграмму вдавливания, аналогичную диаграмме растяжения в координатах «напряжение-деформация». На этой зависимости отчетливо видна площадка текучести, которая начала проявляться при деформации \]/_№ близкой к 0,2%. При значениях цг^ = 0,5% начинается процесс деформационного упрочнения материала и, как следствие, увеличения НВ\. Аналогичный вид имеет зависимость «#<г\|/_вд»₅ ^на которой можно выявить те же характерные участки примерно при тех же значениях. Как видно из графика, участок перехода от упругой к упру го пластической деформации может быть зарегистрирован при контроле ММП. Этот факт свидетельствует, что происходящие при этом в металле структурно-механические процессы, изменяют формирующиеся собственные магнитные поля рассеяния-

Проведенные исследования подтвердили наличие устойчивой связи между механическими и магнитными параметрами, проявляющейся в процессе нагружения металла в упругой и упругопластической областях» Эта связь позволяет оценить наиболее информативные механические и магнитные параметры, необходимые для диагностики структурно-механического состояния металла в этих областях.

Следующим этапом исследования связи между процессом вдавливания и возникающими в металле изменениями магнитного поля на участке контактной деформации явились испытания на статическое вдавливание для определения твёрдости по Бринеллю и твёрдости по Мейеру.

Значение этих величин подтверждается установленной корреляционной связью между твердостью по Бринеллю НВ и пределом прочности с7в и между твёрдостью по Мейеру ИМ и временным сопротивлением S_D соответственно. Поэтому исследование данного вида инденторных испытаний с применением ММП должно было подтвердить родственность процессов растяжения и вдавливания.

Исследоваиие производилось методом непрерывного вдавливания с применением переносного твердомера статического действия МЭИ-Т7 и прибора ИКН-1М-4 с трехкомпонентным феррозондовым датчиком. Измерения магнитных параметров производились после вдавливаний, далее производился

расчёт Щ по формуле(4), как при ранее проведенных испытаниях на твёрдость на пределе текучести- В качестве материала образца была выбрана та же сталь 30, что использовалась при исследованиях на статическое растяжение в п.2.1.

По результатам испытаний была построена диаграмма вдавливания в координатах «среднее контактное напряжение НИ - средняя контактная пластическая деформация \|/_fft)»> представленная на рис.7. Там же нанесена диаграмма изменения напряженности объёмного магнитного поля Но от \^^ .

Н_0шА/м

Х|/вд,%

Рис. 7. Зависимости твёрдости НМтл объёмного магнитного поля Я₀ от средней остаточной деформации при вдавливании \\і_ю для стали 30.

-47-Анализируя полученные кривые, можно отметить следующее;

для диаграммы вдавливания (рис. 7) имеется несомненное сходство с диаграммой растялсениия (рис. 3), что подтверждает родственность обоих прог/ессов;

повышение напряженности магнитного поля Но с увеличением степени остаточной деформаг^ии, свидетельствует о происходящих при вдавливании npoifeccax наклепа и увеличении плотности дислокаций;

последовательное увеличение нагрузки вдавливания приводит к увеличению остаточной деформации и вызывает соответственный рост напряженности магнитного поля в зоне вдавливания, что подтверждает связь между структурно-механическими процессами, происходящими при вдавливании и вызываемыми ими изменениями магнитного поля.

2.3. Материаловедческое обоснование связи магнитных и механических характеристик металла при его на гружен и и

Как известно, приложение к металлу нагрузки вызывает его деформацию, которая может быть упругой и пластической. Поскольку при пластической деформации металлическое изделие теряет первоначальную форму, что является одним из основных браковочных признаков(несоответствие геометрических параметров), то исследование происходящих при этом процессе внутренних изменений всегда является важной задачей. Поэтому проведённые испытания с регистрацией магнитных и механических параметров были проведены с целью исследования процессов, происходящих в пластической области деформации.

При наличии внешнего магнитного поля все магнитные заряды в металле располагаются, ориентируясь параллельно линиям этого поля. Появление внутренних напряжений в металле в процессе его нагружения сопровождается повышением плотности дислокаций, препятствующих развитию деформаций, и

как следствие, его механическим упрочнением, В результате продолжающегося

образования новых дислокаций под действием механических напряжений

происходит концентрация дислокаций в определенных зонах (ЗКН). Когда

скопления дислокаций достигают величин, соизмеримых с толщиной доменных

стенок, в этих местах начинают формироваться участки с магнитными полями,

ориентированными иначе по отношению к внешнему полю. Эти поля,

называемые собственными магнитными полями рассеяния, формируются при

закреплении доменных стенок на границах дислокаций в условиях, когда

энергия деформации на порядок превосходит энергию внешнего магнитного

поля. Выделение таких объёмов энергии вызывается сильными искажениями

кристаллической решетки, вызванными накоплением различных дефектов

внутренней структуры, основными из которых являются дислокации. Таким

образом, именно дислокации являются основной причиной появления и

формирования СМПР. Рост плотности дислокаций, и^ скольжение и

концентрация в ЗКН, происходящие под действием механических напряжений,

порождают изменение в этих областях параметров магнитного поля, и,

соответственно, проявление магпитомеханического эффекта, лежащего в

основе ММП[47].

і, Любые структурные изменения, эключая необратимые, произошедшие в

металле под действием нагрузок, приводят металл в структурно неустойчивое

состояние. Поэтому в металле всегда существуют процессы, стремящиеся

вернуть металл в более устойчивое состояние. К ним относятся снятие

искажения кристаллической решётки, различные внутризеренные процессы и

образование новых зерен. Снятие нагрузки ускоряет данный процесс.

Происходит уменьшение плотности дислокаций за счёт аннигиляции и

слияний, что в свою очередь вызывает снижение намагниченности вокруг ЗКН.

Однако в силу магнитного гистерезиса, образовавшееся собственное магнитное

поле сохраняется. Более того, повторное приложение нагрузок за счет

дальнейшего увеличения плотности дислокаций вызывает, соответственно,

прирост намагниченности на данном участке. Так происходит при каждом

последующем цикле нагружения, что вызывает на практике высокую

остаточную намагниченность отдельных наиболее напряженных элементов

оборудования. Такое явление «самонамагничивания» является результатом

действия магнитоупругого эффекта, также используемого ММП,

Оценивая с этих позиций описанные ранее исследования при растяжении

металла, еще раз обратимся к рис. 4, 6 и 7. Отметим, что построенные графики

изменения напряженности магнитного поля Н_р качественно совпадают с

диаграммами растяжения и вдавливания [41], что свидетельствует о наличии

связи между происходящими в металле под действием нагрузок внутренними

структурными изменениями и проявляющимися при этом магнитными

эффектами. Небольшой рост градиента магнитного поля К^_ц при напряжениях

немного выше предела текучести, объясняется следующим. Несмотря на то, что

к этому моменту уже сформировалась линия смены знака //_р~0, протекающее

пластическое течение означает высокую подвижность дислокаций, что

замедляет процесс их локальной концентрации. В результате намагниченность

увеличивается, но плавно и на большом участке, что и отражается невысоким

значением К_т1. В момент, предшествующий разрушению образца,

і зарегистрирован значительный рост; градиента магнитного поля К_кн*

Критическое скопление дислокаций в ЗКН ограничило способность этих зон к

дальнейшему деформированию- В условиях продолжающегося процесса

нагружения происходит образование новых дислокаций, уже не имеющих

возможности дальнейшего перемещения, что приводит к резкому росту их

плотности в этих областях. Стабилизация и закрепление доменных стенок на

границах обездвиженных дислокаций в ЗКН, при дальнейшем увеличении

плотности дислокаций вызывает существенный локальный рост напряжённости

магнитного поля Н_р, и соответственно, рост коэффициента К_т1*

Оценивая результаты другого исследования, приведённые в таблице 2,

можно отметить, что значения К_ин в начальный момент и при достижении

-50-предела текучести отличаются несущественно по вышеописанным причинам, превышение составляет 1,2-И ,4 раза. Однако в области разрушения значение градиента К_ин резко увеличивается, что также согласуется с ранее полученными результатами.

Критическая плотность дислокаций, при которой происходит разрушение металла, ограничивает рост коэффициента К_ш19 что предполагает некоторое предельное значение этого параметра, называемого К^_н^в, Еще одно значение градиента магнитного поля, имеющее нижний граничный признак, может быть зарегистрировано при достижении предела текучести ДГ_НН^Т. Эти две величины на практике используются для оценки предельного состояния металла при проведении исследований ММП. В работе [47] получена следующая связь между К_нн^в/Ккп и ctJ(t_x :

пр = Кш^В/ #нн^Т = (<Т_в/ґТ_т)² , - (5)

где га_пр-магнитный показатель предельного деформационного упрочнения.

Таким образом, используя параметр т_пр, можно оценить предельное

структурно-механическое состояние металла, но для его определения, согласно

рекомендациям [47], необходимо произвести испытания на растяжение, что

является недостатком данного способа. Попробуем оценить точность этой

формулы применительно к результатам эксперимента (табл. 2), Полученные

значения приведены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты расчета показателей т_лр, aJa_Ttn (aja^¹

по итогам испытаний на растяжение образцов из труб конвективного пучка

котлоагрегата, №5 Актюбинской ТЭЦ

Как видно из полученных результатов, различие значений магнитного и механического показателей предельного деформационного упрочнения составляет не более 10% (без учёта ясно отличающегося значения для образца №3). С учётом того, что эти коэффициенты рассчитывались в реальных производственных условиях, удовлетворительная сходимость полученных результатов позволяет использовать показатель предельного деформационного упрочнения т_пр в качестве одного из диагностических параметров при проведении обследований ММП.

При испытаниях на твёрдость сравнительно быстро достигаются высокие локальные нагрузки, вызывающие контактную упругопластическую деформацию. Поэтому, даже при малых степенях деформации еще в упругой области, на поверхности контакта появляются признаки пластического деформирования, так называемые линии Чернова-Людерса [71]. Высокая концентрация нагрузки на малой площади воздействия вызывает объёмное деформирование металла с увеличением плотности дислокаций, что и фиксируется ММП уже при малых степенях деформации (рис. 7), Высокая чувствительность ММП в упругой и упругопластической областях деформации связана с самой природой процесса вдавливания, В условиях, когда локальным является само нагружение и любые изменения, происходящие в месте контакта, сравнительно легко могут быть зарегистрированы на фоне соседних не нагруженных участков.

Сравнение диаграмм вдавливания и изменения намагниченности, изображённых на рис, 7 свидетельствует о качественном сходстве происходящих процессов. Увеличение контактной пластической деформации \|/_вл вызывает рост объёмной напряжённости магнитного поля Я₀, что также подтверждает сделанные выводы об устойчивой связи между процессом вдавливания и изменениями магнитного поля.

В целом, можно отметить, что при проведении механических испытаний с одновременным измерением диагностических параметров ММП наблюдается

-52-устойчивая связь между происходящими в металле процессами и параметрами формирующихся в ЗКН собственных магнитных полей. Построенные зависимости изменений магнитных параметров совпадают по характеру с диаграммами растяжения и могут быть применены для анализа структурно-механического состояния металла.

Проведенные эксперименты подтверждают наличие связи между
механическими и магнитными параметрами, проявляющейся в процессе
нагружения металла при различном напряженно-деформированном

состоянии. В основе связи магнитных параметров со структурно-механическим состоянием металла лежит материаловедческое обоснование, заключающееся в общих законоліерностях развития дислокационных процессов и магнитных эффектов под действием рабочих нагрузок.

2.4. Методика и переносные приборы для реализации метода магнитной памяти металла

Контроль узлов оборудования и трубопроводов ММП ведется по методикам, разработанным для каждого конкретного вида оборудования, зависящим от его конструктивных и эксплуатационных особенностей [46, 47, 82-85,94, 95].

В самом общем виде контроль производится следующим образом. Перед началом обследования участок оборудования разбивается на зоны контроля, при необходимости возводятся леса или изготавливаются приспособления (держатели датчиков). Обследуемый участок освобождается от изоляции и очищается металлическими щетками (зачистка не требуется). Производится настройка и калибровка прибора, датчик устанавливается на контролируемую поверхность на колеса (см. рис. 8) или подносится к ней(при использовании датчиков без отсчета длины)- Участки с ЗКН при проведении контроля характеризуются сменой знака поля Н_р=О, при этом эти линии являются границами ЗКН. В отдельных случаях, ЗКН может характеризовать локальное

-53-прсвышение значений поля Я_р б#з смены знака. Локальные дефекты определяются как правило, вешшсками ноля И_р на общем относительно стабильном уровне значений.

Во всех случаях, необходимо рассчитывать значения градаинтв магнитного ноля К_т* Для анализа сначала определяется среднее значение градиентов мапштнога поля Кщр. Далее высчихываются коэффициенты m''~K_m^nkfKvJ^? для всех обнаруженных на магнитоір&ммс вешхеск&х или экстремальных значений #f_t,/^m.

Рис. 8. ММП - контроль вырезки из дефектного участка экранной трубы котлоагрегати №7 Лтстюбинской ТЭЦ прибором ИКН-1М»4 с датчиком-» состоящим и:ї 4 феррозондовж преобразователей

Дальнейшему исследованию другими методами НК подлежат все участки с т больше m_w> определяемым по формуле (5). Доя определения m_ttp необходимо изготавливать вырезки и испытывать образцы, что в ре&яышх лриизвадствешшх условиях не всегда выполнимо, поэтому возможен вариант использования справочных данных для экт цели-

-54-Для обследований оборудования методом магнитной памяти

используются специализированные приборы ИКН-1М-4 и ИКНМ-2ФП с

датчиками различных типов.

Прибор ИКН-1М-4 (измеритель концентрации магнитометрический)

выпускается серийно, имеет сертификат Госстандарта России RU.C.37-003.A

№9192. По принципу работы прибор является специализированным

четырехканальным феррозондовым магнитометром. Измерения напряженности

Н_? ведутся в А/м (Ампер/метр), перемещения датчиков в мм. Прибор имеет

возможность автоматического определения величины градиента магнитного

поля dHfdx, Отличительные особенности и свойства прибора:

5. диапазон измерения величины Н_р ±1999 А/м;

6. рабочий диапазон -15С+55С;

7. многоканальность(4 феррозондовых преобразователя); 4- работа с 9 типами сканирующих устройств;

5. процессор с программным обеспечением для автоматической обработки результатов непосредственно на объекте контроля;

6. блок энергонезависимой памяти в 4Мб для записи результатов контроля;

7. жидкокристаллический экран для отображения результатов контроля в графическом виде;

8. малые габариты (230x105x40мм), вес (0,45кг) и автономное питание (4 аккумулятора размера «АА» 4x1,2В);

9. режим таймера для контроля вращающихся или движущихся изделий;
10.погрешность измерения магнитного поля и длины не превышает ±5%;
11.минимальный шаг сканирования - 1мм, максимальный 128мм;
12.уровень шумов не превышает ±5А/м-

-55-Существует 9 типов специализированных датчиков для данного прибора.

Они разделяются на датчики, имеющие счетчики длины и датчики без

счетчиков длины, работающие в режиме «таймера». Наиболее широко

используется датчик Тип 1 (рис.8), представляющий собой «тележку» на

четырех колесах с установленными 4 феррозондовыми преобразователями и

счетчиком длины. Предпочтителен для контроля труб, сосудов, протяженных

сварных соединений, осевых каналов турбин. Датчики Тип 6 изготавливается

на базе датчика Тип I. Отличается увеличенным расстоянием между

феррозондовыми преобразователямия контроля [47].

Прибор ИКНМ-2ФП представляет собой упрощенный вариант прибора

ИКН-1М-4, Он имеет только цифровую индикацию измеряемого магнитного

поля, блок памяти с возможностью записи до 1000 измерений и предназначен

для экспресс-контроля малогабаритных изделий а также может быть

использован в труднодоступных местах- Датчик прибора имеет два

феррозондовых преобразователя, расположенных на одной оси. Прибор также

имеет сертификат Госстандарта РФ IIJ,C.37-003.A №9193. Характеристики

ИКНМ-2ФП следующие:

1. Диапазон измерения величины Н_р ±1999 А/м;

2. Погрешность измерения ±5%;

3- Количество каналов измерения 2;

4. Время одного измерения (не более) 0,1с;

5. Питание от аккумуляторов 2x1,2В;

6. Рабочий диапазон -20С +60С

Выводы к главе 2

1. Проведены эксперименты па растяжение и вдавливание стальных
образцов с одновременной регистрацией изменений механических и
магнитных параметров;

проявлению магнитодоеханического эффекта, лежащего в основе ММП_

2. Установлена качественная аналогия изменения механических(5, НВ, НИ) и магнитных параметров(/_ІШ, #_р, Н₀) при деформировании металла;

3. Для разрабатываемой методики выбраны диагностические параметры ММП с обоснованием их применения (линия //_р-0, изменение К_ш в 2 раза и более, показатель ш_пр);

4. Наличие связи между магнитными и механическими параметрами объясняется формированием собственных магнитных полей рассеяния при закреплении доменных стенок на границах дислокаций в процессе накопления пластической деформации металла- Рост плотности дислокаций в ЗКН приводит к изменению параметров магнитного поля и

роявлению магнитол 5. Ует^іевлетгаьіе^ависимости магнитных и механических характеристик металла при увеличении степени пластической деформации дают возможность более полного анализа предельного структурно-механического состояния металла при различных видах нагружения.

Основные диагностические параметры, оценивающие степень деградации металла

Исходя из возможностей перечисленных в предыдущей главе методов НК, можно объединить все измеряемые ими характеристики по общим признакам в следующие диагностические параметры: соответствие геометрических размеров конструкции, включая состояние поверхностей, требованиям нормативно-технической документации (НТД); соответствие физических свойств металла требованиям НТД; соответствие механических свойств металла требованиям НТД; соответствие требованиям НТД к наличию и размерам несплошностей в металле; соответствие микроструктуры металла требованиям НТД. Получение достоверной " информации по всем вышеупомянутым диагностическим параметрам при условии 100%-иого контроля, позволяет полностью оценить действительное структурно-механическое состояние оборудования. Но в реальных условиях такое техническое обследование не проводится по ряду объективны причин. Во-первых, проведение полномасштабного /00%-ного контроля потребует значительных временных и финансовых затрат, связанных с природой применяемых методов НК, Объект контроля, как правило, находится в эксплуатации и не может долго находиться в ремонте, а в случае появления значительных затрат на ремонт, естественным образом встает вопрос о целесообразности такого обследования вообще. Поэтому, на практике /00%-ный контроль всего оборудования не предусматривается, хотя может быть применен для небольшой группы однотипных элементов, работающих в одинаковых условиях, если имеются неудовлетворительные результаты технического обследования одного из них [55, 57]. Во вторых, нет необходимости в проведении одинакового объёма обследований для различных элементов оборудования, эксплуатирующихся в разных условиях. Естественно, что для высокоиагруженных элементов, длительное время находящихся под воздействием высоких температур, давлений, воздействия агрессивной среды и т.д., объём технического диагностирования по умолчанию должен быть больше, чем для элементов того же оборудования, работающих в более щадящих условиях. В третьих, не все процессы повреждаемости оборудования протекают с одинаковой скоростью. Это означает, что не все параметры и не все элементы оборудования следует контролировать при каждом обследовании. Например, прямые участки и гибы одного и того же паропровода, имеют разные объёмы контроля и разные периоды времени между обследованиями [55, 57], Все это приводит к необходимости тщательного и продуманного выбора контролируемых параметров, при проведении технических обследований.

Для правильного выбора диагностических параметров структурно-механического состояния металла, -контролируемых в процессе эксплуатации, необходимо руководствоваться сценарием наиболее вероятного механизма разрушения металла в данных условиях эксплуатации. Существует множество критериев оценки повреждешюсти металла в процессе длительной эксплуатации, и для проведения анализа ими используются перечисленные диагностические параметры [3, 4, 12, 20. 51, 52, 70, 81, ПО, 111, 116].

Соответствие геометрических размеров конструкции проверяется, как уже отмечалось ранее, средствами визуального контроля. Любое аномальное формоизменение конструкции свидетельствует о снижении прочностных свойств, и регистрация этого процесса позволяет сделать вывод о начавшемся разрушении металла. Действие данного параметра актуально при протекании процессов ползучести и разрушения поверхностей под действием коррозии и окалииообразования (утонение стенок) [1,4, 56].

Соответствие физических свойств металла контролируется множеством методов НК путём измерений или регистрации изменений физических характеристик. Основным результатом контроля является получение сведений о наличии в металле несплошиостей, их размеров и количества. Дополнительно к этому, некоторыми методами НК можно установить протекающие процессы изменения формы (определение утонения стенок), оценить внутреннюю микроповреждённость (определение зон концентрации напряжений) и изменения микроструктуры (регистрация роста зерна, фазовой и структурной неоднородности и др,). Данный параметр, благодаря многообразию применяемых методов и определяемых характеристик, используется всеми известными критериями оценки действительного состояния металла [55, 57]. Определение механических характеристик производится с помощью испытаний образцов, сделанных из вырезок анализируемых участков. Полученные значения позволяют реально оценить прочностные качества обследуемого оборудования, но необходимость изготовления вырезок не позволяет осуществлять оперативный неразрушающий контроль. Этот недостаток в последнее время, успешно устраняется с развитием безобразцовых неразрушающих методов экспресс-оценки механических свойств на основе измерений твёрдости металла [71-80? 103]. Фактический уровень механических свойств (пределы текучести и прочности, относительное удлинение, модуль упругости и др.) позволяет, в сравнении с исходными или паспортными 1 данными, установить и оценить произошедшее изменение прочностных свойств. Данный параметр особенно актуален при длительном протекании процессов статического нагружения, износа, ползучести, усталости, коррозионного разрушения и окалинообразования [3-5, 12, 21, 51, 62, 111]. Соответствие требованиям к сплошности или размерам допустимых дефектов устанавливается после обследования металла физическими методами НК, Для выявления всех возможных дефектов обычно требуется применение нескольких методов НК- Полученные данные по количеству, размерам и расположению найденных макродефектов, в совокупности образуют картину фактической повреждённости металла на макроуровне на данном участке.

Изменение магнитного поля рассеяния и его градиента при вдавливании индентора в металл

Исследование связи между магнитными и механическими характеристиками металла также прои одилось при проведении другого вида механических испытаний - статического вдавливания в испытываемую поверхность сферического индентора. В отличие от статического растяжения в области равномерной деформации, при вдавливании имеет место сложное напряженно-деформированное состояние уже на ранней стадии зарождения упругопластической деформации [61]. При нагружении металла вдавливанием, как и при других видах нагружения (растяжением, сжатием и т.д.), вначале происходит упругая, а затем упругопластическая деформация [16]. При этом особенный научно-практический интерес представляет зона перехода упругой деформации в упруго пластическую. На этом участке определяются такие важные механические характеристики как твёрдость на пределе упругости или твёрдость на пределе текучести, которые взаимосвязаны с пределом упругости и пределом текучести при растяжении [8]. Не менее важной задачей является установление закономерностей изменений магнитных параметров в пластической области деформирования при определении твёрдости по Бринеллю и максимальной твёрдости, величин, связанных соответственно с пределом прочности и временным сопротивлением. Поэтому исследование связи между процессом вдавливания и возникающими в металле изменениями магнитного поля на участке контактной деформации было разделено на два этапа.

На первом этапе производилось исследование участка перехода от упругой к упругопластической деформации при степени пластической деформации вдавливания \}/Вд 1%. Среднее значение пластической деформации при вдавливании можно приближенно оценить по формуле М.П.Марковца [71], аналогичной формуле для определения относительного сужения при растяжении. где М - поверхность отпечатка, F - проекция поверхности отпечатка. Для определения условного предела текучести принимают допуск на остаточную пластическую деформацию 0,2%, а для определения предела упругости этот допуск более низкий и может составлять 0,1 или 0,05%. По определению, твёрдость на пределе текучести НВ02 измеряется при достижении пластической деформации =0,2%. где PQ— нагрузка вдавливания на пределе текучести; Л/о,2 - поверхность отпечатка на пределе текучести. На практике удобнее использовать другую величину - относительный диаметр отпечатка (d/Dfoj , значение которой можно рассчитать для исследуемого диапазона значений \Vi и применять для оценки Формирование первого пластического отпечатка сопровождается движением дислокаций с постоянным увеличением их плотности. Следствием этого является появление линий Чернова-Людерса на поверхности контакта. Но появление первых следов пластической деформации еще не означает ее распространение на всю контактную поверхность, для чего требуется увеличение нагрузки вдавливания [75]. Эти процессы должны отражаться на диаграмме непрерывного вдавливания индентора в виде перелома или переходной зоны от упругой деформации к упругопластической. Протекание этих процессов, сопровождающееся увеличением плотности дислокаций в месте контакта, должно вызвать соответственное изменение параметров магнитного поля. Но следует учесть, что в данном случае пластическая деформация распространяется по поверхности контакта и по глубине. Поэтому измерение магнитных характеристик должно учитывать данный объёмный характер распространения пластической деформации.

На рис,5. приведена диаграмма непрерывного вдавливания сферического индентора в координатах «нагрузка вдавливания - осевое перемещение индентора». Изображённая диаграмма была получена на автоматизированном приборе МЭИ-ТА при вдавливании сферического индентора с радиусом R=25 мм в поверхность микрошлифа ив стали 10. Диаграмма состоит из ветви нагружения и ветви разгрузки, что позволяет разделить упругую и пластическую составляющие общей деформации при вдавливании. По оси абсцисс отложена глубина вдавливания tr мкм? по оси ординат прикладываемая нагрузка вдавливания Р9 кгс. На ветви нагружения отчетливо виден перелом графика, обозначающий зону перехода от упругой к упругопластической деформации, и соответственно, указывающий на площадку текучести при растяжении. По данной диаграмме можно определить глубину и диаметр отпечатка в упругой и упругопластической областях деформирования. Используя полученные результаты, можно рассчитать значения невосстановленной и восстановленной твердостей по Бринеллю НВ и характеристики прочности.

Испытания на статическое вдавливание на участке перехода из упругой в j упруго пластическую области были исследованы с применением MMTL Для этого вдавливание индентора выполнялось ступенчато с нагрузкой и разгрузкой металла на каждой ступени нагружения. Измерение напряжённости магнитного поля производилось прибором ИКН-1М-4 с применением феррозондового трехкомпонентного датчика. После разгрузки вначале измерялся диаметр остаточного отпечатка(если он был виден), а затем регистрировалось магнитное поле в области этого отпечатка. Измерялись три составляющие магнитного поля IIx,HytHzt соответствующие трем компонентам главных деформаций є[7 Е2, J. Затем по специальной программе выполнялся расчёт объемного магнитного поля HQ\ На каждой ступени нагружения помимо магнитных параметров определялись текущие значения твёрдости по Бринеллю НВ{ и средней остаточной деформации при вдавливании фвд. На рис.6, представлены зависимости твёрдости по Бринеллю НВ\ и объёмного магнитного поля Н0 от средней остаточной деформации при вдавливании y№

Диагностические параметры и характеристики твердости, определяемые по глубине отпечатка при вдавливании индентора

Другой важной информативной характеристикой испытаний на твердость является глубина отпечатка. Широкому использованию глубины отпечатка в качестве регистрируемого параметра мешает недостаточная точность измерений в сравнении с замерами диаметра отпечатка. Это привело к тому, что данный параметр, несмотря на свою несомненную значимость, в реальной практике используется редко [77]. Ситуация изменилась в данном вопросе с разработкой нового перспективного метода непрерывного вдавливания. Метод основан на контролируемом непрерывном нагружении металла вдавливанием индентора в упругой и упруго пластической областях деформирования, В процессе нагружения, выдержки и разгружения дёт непрерывная регистрация значений нагрузки Р и упруго пластического сближения а. При достижении максимальной(заданной) нагрузки испытание приостанавливается, а затем производится плавное разгружение до полного снятия нагрузки. После снятия нагрузки измеряются величины полной остаточной глубины отпечатка h и полного упругого восстановления металла ауп. Для пояснения упомянутых терминов ниже приводится рисунок-схема процесса вдавливания с отображением регистрируемых величин. Упругопластическое сближение а представляет собой сближение центра шара с центром невосстановленной поверхности отпечатка. В упругой области деформирования упругое сближение ауп состоит из суммы упругих деформаций испытуемого материала( Г) и шара Гг) В упругопластической области упругопластическое сближение а состоит из упругого ауп и пластического h сближений. Как видно из рисунка, пластическое сближение ht представляет собой глубину восстановленного отпечатка, т.е. глубину отпечатка после снятия нагрузки. Глубина невосстановленного отпечатка / под действием нагрузки, будет равна

При проведении испытаний методом непрерывного вдавливания регистрировались невосстановленная(под нагрузкой) и восстановленная(после снятия нагрузки) глубины отпечатка. Эксперименты проводились на кафедре технологии металлов МЭИ-ТУ. Условия испытаний следующие: Диаметр индентора - 2,5 мм; Диапазон изменения нагрузки -0.. Л962Н; Относительная погрешность измерения нагрузки- 1,0%; Относительная погрешность измерения глубины — 1,5%. По результатам испытаний были построены диаграммы вдавливания, в координатах «нагрузка Р - глубина восстановленного отпечатка h» для различных материалов. Общий вид полученных кривых приведён ниже: Как видно из диаграммы, зависимости глубины восстановленного отпечатка от приложенной нагрузки прямолинейны на большей части длины. Этот факт подтверждает исследования в области пластической твердости, проведенные ранее М.С, Дроздом [45], согласно которым в определённом интервале нагрузок, существует прямолинейная связь между Рик.

Эксперименты, выполненные в настоящей диссертационной работе на различных сталях, применяемых в машиностроении и теплоэнергетике, показали, что диаграммы «P—h» достаточно точно аппроксимируются уравнением прямой линии В этом уравнении к - коэффициент, зависящий от материала и радиуса индентора R. Попробуем видоизменить эту формулу, представив к в виде В уравнении (42) q - константа материала, не зависящая от размеров индентора и имеющая размерность напряжения» Так как q описывает связь между приложенной нагрузкой и деформацией в материале, то можно назвать эту величину параметром упрочнения данного материала. Введём для удобства ещё одну величину qr безразмерный параметр упрочнения: После обработки результатов испытаний и сопоставления их с результатами исследований другими методами» была выведена следующая формула для определения твёрдости на пределе текучести по параметрам невосстановленного отпечатка НВ7: Полученная зависимость, удовлетворительно согласующаяся с результатами испытаний, позволяет быстро и оперативно, по результатам одного вдавливания определить твёрдость на пределе текучести НВ7. Этот факт имеет особое значение в связи с имеющимися трудностями в определении твёрдости на пределе текучести по существующей стандартной методике [29]. Экспериментально установлено, что для более общих случаев, когда неизвестна величина модуля упругости , необходимо провести испытания непрерывным вдавливанием до нагрузки Р2= ЗРи причем Р2 = 30D2, что соответствует стандартной нагрузке для определения НВ [28]. В процессе испытаний производится вдавливание под нагрузкой Р2 с последующей разгрузкой и измерением величин я и А, Для определения модуля ynpyrdcxH Е испытуемого материала, можно воспользоваться известной формулой ММ. Матлина: где /J, /AJ - коэффициенты Пуассона испытуемого материала и материала индентора; и - модуль упругости материала индентора, Необходимо отметить, что модуль нормальной упругости Е и коэффициент Пуассона (л могут изменяться в процессе длительной эксплуатации вследствие деградации металла. Однако, как показали эксперименты, выполненные на сталях с различными сроками эксплуатации, выявить четко эти изменения не удалось, хотя в отдельных случаях имело место незначительное снижение Е после длительной эксплуатации. Для определения твёрдости по Брннеллю НВ{ по параметрам невосстановленного отпечатка, выведена следующая формула: Формула верна для случаев равенства модулей упругости индентора и испытуемого материала. При Е Ф и, необходимо сначала рассчитать Е, а затем ввести в формулу для определения твёрдости, поправку у - Еи I (Е + Еи\ учитывающую соотношение упругих деформаций материала и индентора.

Получим: Используя полученные зависимости, мы можем построить диаграмму в координатах «НВ{ — ї », для анализа процесса вдавливания с учётом реально протекающего в металле деформационнрго упрочнения по результатам замеров глубины восстановленного и невосстановленного отпечатка. Учитывая, что отношение глубины отпечатка к радиусу шара имеет тот же смысл, что и отношение d/Dy мы можем принять, что Ф & пропорционально t/R. Тогда введём величину средней деформации невосстановленного отпечатка при вдавливании как ( Вд}н = t/R и построим экспериментальную диаграмму в координатах аЯВх " (вд)н - Общий вид полученной диаграммы для испытанного образца из стали 12Х1МФ изображён на рис. 16. Полученная диаграмма имеет общие признаки с диаграммой растяжения, что говорит об общей природе протекания процессов деформации при растяжении и вдавливании. Также как и на диаграмме растяжения на полученной диаграмме вдавливания (рис. 16) можно выделить: область упругой деформации, область упругопластической деформации (криволинейный участок возрастания ДВ(), область потери устойчивости(конец горизонтального участка) и область разрушения (криволинейный участок снижения НВ{).

Опробирование методики на длительно работающем оборудовании и трубопроводах ТЭС

Отдельные положения разработанной методики в различных комбинациях рекомендуемых методов контроля, были применены и проверены в реальных производственных условиях. Первым объектом исследования данной работы явились лопатки газовой турбины. Лопатки газовых турбин являются ответственными деталями сложной геометрической формы, работающими при температурах от 800С и выше [19], Высокие тепловые нагрузки обусловлены тем, что мощность и КПД газовых турбин возрастают при увеличении начальной температуры газов перед турбиной. Совокупное воздействие значительных силовых нагрузок, температурных деформаций и износа приводит к непрерывному падению механических характеристик металла лопаток [9]. Поэтому металл лопаток газовых турбин должен удовлетворять определённым требованиям прочности, ползучести, малоцикловой и термической усталости, пластичности, ударной вязкости и коррозионной стойкости [53], На электростанции Актюбинскрго завода ферросплавов (Казахстан) эксплуатируется газовая турбина GT13D3A производства АВВ(Германия ШвеЙцария). Турбина была установлена и пущена в эксплуатацию в марте 1996 года. На данный момент газовая турбина(ГТ) отработала свыше 65000 часов. Основные характеристики GT13D3A следующие: При производстве лопаток газовых турбин в основном используют жаропрочные и жаростойкие сплавы на никелевой основе. Роторные лопатки турбины GT-13D3A изготовлены из сплава IN738 (Инконель 738), а статорныс лопатки изготовлены из сплава IN939 (Инконель939).

Анализ зарубежных источников показал, что отливка лопаток из этих сплавов ведётся в вакууме по выплавляемым моделям. Термообработка обычно проводится по режиму: 2ч при 1125 град.С (неполная обработка на твёрдый раствор) и 24 ч при 850 град.С (старение). Металл лопаток характеризуется грубой дендритной структурой. Дендритная ликвация обусловленная сегрегацией растворенных тугоплавких элементов обеспечивает длительную прочность при высоких температурах. Основным упрочнителем является тонкодисперсная у -фаза. «Крупные» частицы у1 фазы улучшают длительную прочность, а «мелкие» - механические свойства при растяжении. Фаза у1 взаимодействует с дислокациями, замедляя их движение. По границам и в теле зёрен располагается небольшое число диспергированных карбидов М2зС6. Крупные карбиды МС и островка избыточной эвтектической фазы у1 , выделившейся из расплава, пересекаются границами зерен. В процессе эксплуатации, карбиды МС данногр сплава медленно растворяются и поддерживают на контролируемом уровне содержание карбидов типа МгзСб-М6С, которые также взаимодействуют с дислокациями, В отличие от других сплавов границы зерен сплава IN738 не обволакиваются слоем фазы у1. Поэтому пластичность сплава, вероятно, находится на минимально допустимом уровне, а прочность - на максимальном. Механическим свойством, ограничивающим эксплуатационные возможности этого сплава, является малоцикловая усталость, а химическим — высокотемпературная коррозия [113]. Лопатки I, II ступеней турбины GT-13D3A охлаждаемые, литые, имеют внутренние каналы для охлаждающего воздуха.

Для защиты поверхностного слоя лопаток I, II ступеней применяется защитное покрытие. Летом 2001 года в период планового капитального ремонта газовой турбины GT-13D3A были проведены инденторные испытания роторных и статорных лопаток первых трёх ступеней. Подлежавшие исследованию лопатки, частично были заменены ранее в период капитального ремонта в 1993 году, при наработке 22275 эквивалентных часов. Испытания производились с использованием прибора для измерения механических свойств МЭИ-Т7 на замковых частях представленных к исследованиям роторных и статорных лопаток. Определение механических характеристик производилось в соответствии с ГОСТ22761-77, 22762-77. Были определены твёрдость на пределе текучести НВ$& твёрдость по Бринеллю НВ. В распоряжении имелись лопатки с наработками 0 (новые) часов, 22275 эквивалентных часов (снятые во время первого капитального ремонта в 1998 году и прошедшие операцию восстановления), 23212 эквивалентных часов (установленные во время первого капитального і ремонта в 1998 году) и 45487 эквивалентных часов (эксплуатирующиеся с момента пуска в 1996 году). Инденторные испытания каждой лопатки проводились не менее чем в трех близко расположенных точках, после чего полученные значения усреднялись и заносились в таблицу.

Похожие диссертации на Оперативная оценка структурно-механического состояния металла теплоэнергетического оборудования и трубопроводов после длительной эксплуатации

Оценка предельного состояния металла оборудования для переработки углеводородного сырья с применением электромагнитного метода контроляБаширова Эльмира Муссаевна

Разработка технологии изготовления металло-полимерных узлов энергетического оборудования с учетом напряженно-деформированного состояния применяемых композитовЗерщиков, Константин Юрьевич

Оценка ресурса и обобщение влияния процессов длительной эксплуатации на структуру и свойства хладостойких сталей Вологжанина Светлана Антониновна

Оценка структурных превращений при термической обработке и эксплуатации конструкционных сталей с помощью компьютерной металлографииБелова, Инна Валерьевна

Разработка методов оценки изменения свойств овчинно-меховых изделий при эксплуатации и восстановленииДолгова Елена Юрьевна

Оценка изменения свойств тканей, предназначенных для специальной одежды работников нефтедобывающего комплекса, в процессах эксплуатацииЮрцев, Олег Олегович

Оценка структурных параметров стали и ресурсных характеристик резервуаров для хранения нефтепродуктов в условиях длительной эксплуатацииВотинов Андрей Валерьевич

Оценка состояния термообработанных сталей по сигналам акустической эмиссииЧерняева Елена Васильевна

Совершенствование методов прогнозирования состояния металлов и остаточных служебных свойств сварных резервуаров, длительно работающих с нефтепродуктами Вотинов Андрей Валерьевич

Высокопрочные субмикрокристаллические состояния в железе и низкоуглеродистых сталяхСафаров, Ильфат Миндигалеевич