Введение к работе
Актуальность темы. Повышения ресурса и надежности тепловых гктростанций (ТЭС) является важной задачей, при решении которой значи-іьная роль принадлежит техническому диагностированию металла основ-х элементов теплоэнергетического оборудования. Непременной состав-ощей диагностирования является контроль микроструктуры металла.
Металл энергетического оборудования работает в тяжелых условиях д воздействием высоких температур, высоких стационарных и периодиче-і изменяющихся нагрузок. Поэтому в металле происходят необратимые эцессы трансформации микроструктуры, и как, следствие развивается пол-іесть. Все это может привести к аварийному разрушению оборудования, скольку разрушение при ползучести является структурно чувствительным эцессом, руководящим документом РД 10-262-98 предписывается перио-іеский контроль микроструктуры. Контроль микроструктуры дорогостоя-го энергетического оборудования целесообразно проводить неразрушаю-:м методом.
Магнитные, акустические и другие физические методы неразрушаю-го контроля микроструктуры применительно к задачам теплоэнергетики еют ограниченное применение, т.к. не позволяют проводить этот контроль ой достоверность, которую обеспечивают металлографические методы по СТ 5639, 5640 и ОСТ 34-70-690-96. Поэтому основополагающий в тепло-іргетике РД 10-262-98 предусматривает контроль микроструктуры только галлографическим методом.
В теплоэнергетике наибольшее распространение получил репличный >соб неразрушающего контроля микроструктуры. Однако единая научно юнованная методика получения реплик отсутствует. Применяющиеся споїм получения реплик основаны на эмпирических данных, мало надежны и
имеют низкую воспроизводимость результатов. Кроме того, эти методы предусматривают получение полимерных реплик, имеющих низкие оптические свойства, что затрудняет микроскопическое изучение и документирование микроструктуры.
Целью работы является совершенствование и разработка новых способов получения реплик, которые адекватно отображали бы исследуемую микроструктуру и имели бы достаточно высокие оптические свойства.
Задачи исследования. Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:
-
Исследование дефектоскопических характеристик полимерных реплик применяемых в практической металлографии.
-
Определение основных направлений работ по повышению оптических характеристик и дефектоскопической информативности реплик нового поколения.
-
Выбор полимерного материала и растворителя, обеспечивающих наименьшее поверхностное натяжение.
-
Определение оптимальной концентрации и структур полимерных растворов, обеспечивающих получение реплик, адекватно отображающих исследуемую микроструктуру.
-
Определение оптических свойств полимерных реплик - отражательной способности, разрешения и контраста.
-
Исследование возможности получения металлических реплик электроосаждением (цементацией).
-
Производственные испытания и внедрение разработанных реп-личных способов неразрушающего контроля микроструктуры на
гпловых электростанциях.
Методы исследования. Поставленные задачи решались путем зчетания теоретических и экспериментальных исследований на осно-2 фундаментальных положений физической, коллоидной химии, ме-шловедения, теории оптической микроскопии.
При экспериментальном исследовании реплик применяли дисперсион-лй анализ, позволяющий получить статистически достоверные результаты штов.
При определении оптических свойств реплик использовали методы :хнической фотографии: микрофотографирование, микрофотометрирование :гативов микрофотографий. Для измерения отражательной способности из-товлен специальный прибор на основе оптической схемы металлографиче-;ого микроскопа МИМ-8М. При расчете линейного разрешения и оптиче-ого контраста использовали современные представления теории фотографи и оптической микроскопии.
Определение оптимальных условий получения медных реплик осущест-ено посредством планированных опытов с реализацией полного трехфак-рного эксперимента, получением адекватного линейного уравнения регрес-;и и последующего движения по градиенту.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Впервые процесс формирования полимерных реплик для ошибкой микроскопии рассмотрен как физико-химический процесс, юисходящий на границе раздела фаз «полимерный раствор - по-рхность стального шлифа» и зависящий от поверхностных явле-ш, в частности, от поверхностного натяжения и смачивания. У ставлено, что поверхностное натяжение и смачивание, с одной ороны, определяют адекватность реплики, т.е. точность ото-
бражения микроструктуры, с другой стороны, сами зависят как от природі полимерного материала, так и от природы растворителя.
Впервые проведен сравнительный анализ оптических свойств репли* полученных из разных полимерных материалов.
Изучение поверхностного натяжения и оптических свойств позволило перейти от эмпирического подбора полимерных материалов и растворителеі к их научно обоснованному выбору.
Показано, что для неразрушающего контроля микроструктуры воз можно использование металлических реплик, получаемых электроосаждени ем.
Практическая ценность выполненной работы заключается в следующем: для контроля микроструктуры на ТЭС предложен раствор полистирола в бензоле при массовой доле полистирола 10-20%. Реплики, получаемые из этого раствора, не только адекватно отображают микроструктуру, но и имеют наиболее высокие по сравнению с другими полимерными материалами оптические свойства.
Определены оптимальные условия, позволяющие посредством реакции цементации получать медные реплики, адекватно отображающие исследуемую микроструктуру металла и имеющие характерные для металла оптические свойства.
Реализация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы АО «Севказэнергоремонт» и ТОО «Техэнерго-тест» для неразрушающего контроля микроструктуры металла теплоэнергетического оборудования на Карагандинской ГРЭС-2, Джезказганской ТЭЦ, Павлодарских ТЭЦ-1 и 2.
Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на международной конференции «Проблемы вузовской и прикладной науки в Республике Казахстан» (Астана, 1999); республиканской научно-
шктической конференции «Наука и образование в стратегии регионального ізвития» (Павлодар, 1999); конференции молодых специалистов электро-юргетики (Москва, 2000); региональных научно-практических конференци-: молодых ученых (Павлодар, 1999 и 2000 г.г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований губликовано 7 печатных работ, получено 4 предварительных патента Рес-'блики Казахстан.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех ав, заключения и содержит 111 страниц текста, 17 рисунков^О таблиц, исок использованных источников из 100 наименований и 2 приложения.
