МАКРОМАСШТАБНЫЕ УРОВНИ ДИАГНОСТИКИ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Е. В. Пояркова, И. Р. Кузеев

Аннотация


Технологические трубопроводы, представляющие собой весьма сложную пространственную систему, имеют наибольшую металлоемкость, значительное количество конструктивных элементов, внушительную протяженность и многообразную комбинацию конструкции из всего спектра высокотемпературного оборудования. В настоящее время для довольно большого перечня предприятий Российской Федерации важность решения проблем достоверной диагностики механического состояния подобных оболочковых конструкций оборудования, работающего в термо-силовых условиях, обусловлена сокращением объемов производства, так необходимых для компенсирования вышедших из эксплуатации его частей. Поэтому авторами проанализирована стратегия возможного решения этой проблемы, заключающаяся в оценке состояния конструкционных материалов несущих элементов, учитывая исходную технологическую наследственность и возникающие эксплуатационные повреждения, на разных структурно-масштабных уровнях. Показано, что комплексное исследование механизмов старения оборудования и материалов, из которых оно произведено, возможно при установлении характера, параметров макродефектов и определении количества и размеров микродефектов в несущих элементах этого оборудования. Подтверждена актуальность контроля напряженно-деформированных состояний несущих элементов на основании данных расчетных и экспериментальных анализов. Обоснована необходимость комплексной (тотальной) диагностики объекта для определения его остаточного ресурса и оценки его работоспособности. Доказана принципиальная важность установления остаточного ресурса с более высокой научно-методической точностью, чем проектного и исходного.

Также в работе показано, что процессы деградации структурного состояния металла трубопроводов, обусловленные воздействием внутреннего давления и повышенных температур, неизбежно приводят к изменению механического состояния. Значительное увеличение разброса механических свойств металла трубопроводов по его сечению, проявляемое на макро-масштабном уровне, при длительной эксплуатации свидетельствует об исчерпании паркового ресурса, как показателя мега-масштаба в общей уровневой иерархии состояния оборудования.


Ключевые слова


degradation of properties;hierarchical levels of deformation;long-term operation;mechanical behavior;steam lines;деградация свойств;длительная эксплуатация;иерархические уровни деформирования;механическое поведение;паропроводы

Полный текст:

PDF

Литература


Антикайн П.А. Металлы и расчеты на прочность котлов и трубопроводов. М.: Энергия, 1980. 424 с.

Хажинский Г.М. Деформирование и длительная прочность металлов. М.: Научный мир. 2008. 136 с.

Израилев Ю.Л., Хромченко Ф.А., Ливанский А.П. Живучесть паропроводов стареющих тепловых электростанций. М.: «Торус Пресс». 2002. 611 с.

Анализ повреждаемости парогенерирующего оборудования ТЭС / Кушнаренко В.М. [и др.] // Вестник ОГУ. 2003. № 6. С. 117-128.

Баранов П.А. Предупреждение аварий паровых котлов Производственно-практическое издание. М.: Энергоатомиздат. 1991. 273 с.

Трякина Н.Ю., Пояркова Е.В., Грызунов В.И. Анализ деградации структуры и механических свойств стали 12Х18Н10Т в процессе длительной эксплуатации // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 9 (651). С. 11-15.

Tryakina N.Yu., Poyarkova E.V., Gryzunov V.I. Analysis of degradation of structure and mechanical properties of chromium-nickel steel 12KH18N10T in long-term operation // Metal Science and Heat Treatment. 2009. Т. 51. № 9-10. С. 419-422.

Трякина Н.Ю., Пояркова Е. В., Кузеев И. Р. Анализ повреждаемости металла трубопроводов в процессе длительной эксплуатации при повышенных температурах // Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня: материалы 11-й междунар. науч.-практ. конф., 14-17 апреля 2009 г. : в 2 ч.: Ч.1. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. 2009. С. 283-287.

Трякина Н.Ю. Деградация структуры и изменение механических свойств металла пароперегревателей: дис. … канд. техн. наук Н.Ю. Трякина. Уфа : УГНТУ. 2010. 185 с.

Кузеев И.Р., Пояркова Е.В., Трякина Н.Ю. Анализ изменения структурно-фазового состава теплоустойчивых сталей системы легирования Cr-Mo-V высокотемпературного оборудования в процессе длительной эксплуатации // Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики. Казань: Изд-во КГЭУ. 2011. № 7-8. С. 21-29.

Грызунов В.И., Пояркова Е. В., Приймак Е. Ю. Комплексная оценка структурно-механического состояния металла высокотемпературных элементов теплоэнергетического оборудования из стали 12Х1МФ на стадии предразрушения // Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики. Казань: Изд-во КГЭУ. 2011. № 3-4. С. 99-105.

Приймак Е.Ю. Оценка влияния условий эксплуатации на повреждаемость металла котельного оборудования: дис. … канд. техн. наук. Оренбург: ОГУ. 2010. 206 с.

Структурные уровни деформации твердых тел / Панин В.Е. [и др.] // Изв. Вузов. Физика. 1982. № 6. С. 5-27.

Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Панин А.В. Физическая мезомеханика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. I. Физические основы многоуровневого подхода // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9. № 3. С.9-22.

Нatherly M., Malin A.S. Shear band in deformed metals // Scr. Met. 1984. V.18. P. 449-454.

Поверхностные слои и внутренние границы раздела в гетерогенных материалах / под ред. В.Е. Панина. Новосибирск: СО РАН. 2006. 520 с.

Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов / под ред. В.Е. Панина. Новосибирск: Наука. 1995. 297 с.

Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука. 1990. 255 с.

Николис Дж. Динамика иерархических систем: эволюционное представление. М.: Мир. 1989. 488 с.

Кукуджанов В.Н. Компьютерное моделирование деформирования, повреждаемости и разрушения материалов и конструкций. М.: МФТИ. 2008. 215 с.

Влияние циклической повреждаемости на изменение свойств и деградацию структуры сварных соединений на разных масштабных уровнях / Кузеев И.Р. [и др.] // Физика прочности и пластичности материалов : материалы XVII междунар. конф., 23-25 июня 2009 г. : сб. тез. / отв. ред. А. М. Штеренберг. Самара: Самарский гос. тех. ун-т. 2009. С. 261.

Лычагин Д.В., Старенченко В.А., Соловьева Ю.В. Классификация и масштабная иерархия структурных элементов деформации ГЦК-монокристаллов // Физическая мезомеханика. 2005. Т. 8. № 6. С. 67-77.

Петров Ю.В., Груздков А.А., Братов В.А. Структурно-временнáя теория разрушения как процесса, протекающего на разных масштабных уровнях // Физическая мезомеханика. 2012. Т. 15. № 2. С. 15-21.

Стоев П.И., Мощенок В.И. Определение механических свойств металлов и сплавов по твердости // Вестник Харьковского научного университета им. Каразина. 2003. Т.601. № 2(22). С. 106-112.

Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Ч.1. Деформация и разрушение. М.: Машиностроение. 1972. 472 с.

Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Ч.2. Механические испытания. Конструкционная прочность. М.: Машиностроение. 1972. 368 с.

Бернштейн М.Л., Рахштадт А.Г. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник в 3 томах. Т.1. Методы испытаний и исследования. М.: Машиностроение. 1983. 352 с.

Золотаревский В.С. Механические свойства металлов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: МИСИС. 1998. 400 с.

ГОСТ 20072-74 . Сталь теплоустойчивая. Технические условия. М. : ИПК Издательство стандартов. 1974. 109 с.

РД 153-34.1-17.421-98. Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций. М. : Минтопэнерго. 1999. 116 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2015-4-283-312

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.