Введение к работе
Актуальность работы
Определяется тем, что ресурс основного тепломеханического оборудования большинства отечественных объектов промышленной энергетики находится на грани исчерпания Это требует подготовки научно-обоснованных ответственных решений на определение сроков продления эксплуатации и проведения восстановительной термической обработки.
В процессе эксплуатации теплотехнического оборудования обнаруживаются повреждения поверхностей нагрева типа ползучести, МКК, ТКК, КРН, графитизации, хрупких разрушений, которые наблюдаются задолго до исчерпания проектного ресурса, а часто в периоды операций опрессовки оборудования и других предпусковых операций при нагружении даже незначительным давлением и в отсутствии влияния температур.
Сами по себе причины перечисленных видов повреждений представляют собой дискутируемую научную проблему, не находящую удовлетворительного объяснения до настоящего времени. Эти проблемы применительно к практике эксплуатации энергообъектов становятся чрезвычайно актуальными, т.к. они непосредственно связаны с обеспечением ресурса, диагностикой текущего состояния, прогнозированием надежности эксплуатации элементов и узлов промышленных и отопительных котлов, что является предметом и сферой деятельности Госгортехнадзора при выдаче заключений на очередной срок эксплуатации.
Существует множество физических методов анализа и диагностики трубных поверхностей нагрева и часть из них направлена на решение практических задач по продлению ресурса и предотвращению отказов труб поверхностей нагрева. Однако при всем многообразии методов диагностики, в настоящее время наиболее надежной и признанной считается оценка состояния металла труб по порам ползучести, а остаточный ресурс определяется размером пор и плотностью металла, снижающейся при растущем порообразовании.
Анализ наблюдаемых отказов показывает, что они связаны с технологическими, конструктивными, эксплуатационными факторами и отработкой ресурса поверхностей нагрева. Этот последний фактор в цепи причин является малоизученным. В особенности это касается исследований взаимосвязи между ресурсом и внутренними остаточными структурными напряжениями трубных поверхностей.
Цель работы
Целью настоящей работы является: установление характера изменения структурно-напряженного состояния трубной котельной стали под влиянием механических циклических нагрузок; экспериментальное выявление диагностических признаков разупрочнения; оценка текущего состояния и определение режима и параметров обследования трубопроводов котельных
установок. I РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ j
БИБЛИОТЕКА
I СПете
5 о» я*
Основные задачи исследования
-
Установление связи величины внутренних напряжений с изменением структурно-напряженного состояния.
-
Установление влияния цикличности механического нагружения на внутренние напряжения в стенках трубной стали.
-
Определение ренгенометрических критериев трещинообразования в процессе механоциклического пластического деформирования стенок котельных труб, в том числе применительно к проведению предпусковых испытаний.
Научная новизна полученных результатов состоит
-
В разработке метода диагностики текущего физического состояния металла по величине и характеру изменения внутренних напряжений при механических испытаниях труб циклическим пластическим деформированием.
-
В получении экспериментальных кривых зависимости внутренних микронапряжений П рода от плотности дислокаций, аналогичных гипотетической кривой Одинга и позволяющих устанавливать структурную неоднородность и текущее состояние трубных поверхностей по характеру распределения внутренних микронапряжений.
-
В разработке основ прогнозирования роста структурной трещины по экспериментально определенным условиям релаксации внутренних напряжений в зависимости от параметров внешнего нагружения.
-
В определении базовых характеристик прочности и пластичности <тВ) оо,г, ОдОП по уширению дифракционных линий с применением методики механического циклического нагружения
Практическая значимость
-
Экспериментальные зависимости внутренних структурных напряжений позволяют вести входной контроль качества труб, выработать ограничения на выбор рабочих давлений, обосновать необходимость и параметры восстановительной термообработки.
-
Метод рентгенодиагностики состояния металла по величине и изменению внутренних напряжений при механических испытаниях путем циклического деформирования позволяет прогнозировать развитие пор и трещин в трубах и на этой основе давать рекомендации по дальнейшей эксплуатации.
-
Предложенная в работе методика испытания труб позволяет экспериментально установить допустимый уровень внутренних напряжений, использование которого в расчетах на прочность повышает достоверность их результата.
-
Результаты диссертационной работы используются: для входного контроля трубной продукции в ЗАО «Росналадка» (г.Бийск), для
диагностирования труб поверхностей нагрева в ходе экспертизы опасных производственных объектов в РИКЦ «Котлонадзор» (г.Новосибирск), НИИ Интроскопии (г Томск), СНИО «Теплоуниверсал» (г.Томск), в учебном процессе по специальности «котло- и реакторостроение» в Томском политехническом университете.
Достоверность результатов обеспечивается применением апробированных методик обработки экспериментальных результатов и анализом погрешностей эксперимента Численные значения экспериментальных результатов и их толкование согласуются с результатами других авторов, полученными на иной методической основе.
На защиту выносится
-
Метод диагностического обследования состояния труб для поверхностей нагрева котельных установок.
-
Результаты экспериментальных исследований состояния труб при механоциклических нагрузках.
-
Методические основы прогнозирования работоспособности труб котлов и выработки рекомендаций по ее продлению при эксплуатации.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались на V Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика- экология, надежность, безопасность» (г. Томск, 1999); на VII, VIII, IX Всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (г. Томск, 2001-2003 г.г.); на IX Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2003 г.); III Семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (г. Барнаул, 2003 г.); на научных семинарах кафедры парогенераторостроения и парогенераторных установок Томского политехнического университета (2001-2004 г.г.).
Публикации
По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура диссертации
