ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Конструкционные причины повреждений из "Ресурс сварных соединений паропроводов " В отечественной теплоэнергетике примерно 94. .. 95 % случаев повреждений сварных соединений паропроводов свежего пара и горячего промперегрева приходится на сварные тройники и стыки паропроводных труб с толстостенными трубными элементами коническими переходами, литыми патрубками паровой арматуры, коленами, тройниками, гибами (табл. 2.3, рис. 2.16). Повреждения таких соединений развиваются в зонах высокой концентрации напряжений (в упругой области металла а = 1,5. .. 7, а в условиях ползучести К = , . .. 2) и зависят от типоразмера сварных соединений фасонных деталей, конструкционного оформления сварных деталей, формы сварных швов и зон сопряжения в местах разнотолщинности трубных элементов. [c.116] Повреждения, обусловленные преимущественно конструкционными причинами, развиваются в виде трещин типов I - IV горячих (кристаллизационных), холодных и термических повторного нагрева, а также ползучести и усталости. На относительно высокую повреждаемость сварных соединений с концентраторами напряжений высоких значений (по сравнению со стыковыми сварными соединениями паропроводных труб равной толщины) помимо конструкционного фактора значительное влияние оказывают технологический фактор и условия эксплуатации. [c.117] Анализировались повреждения только по тройниковым сварным соединениям. [c.120] Повреждения сварных соединений связаны с нарушениями проектного состояния опорно-подвесной системы. По повреждениям сварных соединений паропровода Сургутской ГРЭС-2 дополнительная причина заключалась в некондиционном (некачественном) основном металле труб из стали 15X1 MlФ. [c.120] Примечание. Условные обозначения ТСС -тройниковое сварное соединение СССртэ - стыковое сварное соединение разнотолщинных трубных элементов ССС - стыковое сварное соединение равнотолщинных трубных элементов. [c.120] Известно, что допустимое давление для сварных тройников снижается в 2 раза по сравнению с допустимым давлением для неослабленного отверстием корпуса [43]. Из этого вытекает необходимость ввода в расчет коэффициента прочности сварного соединения для участка шва [44], ориентированного нормально вектору окружных напряжений, и, кроме того, - необходимость обеспечения относительной равнотол-щинности корпуса и штуцера в тройниковом соединении [43]. [c.121] Одновременно было установлено, что при неравенстве, характеризующем меньший запас по толщине стенки корпуса чем у штуцера, изгибающие моменты в зоне углового шва вызывают образование трещин со стороны корпуса, а не со стороны штуцера. [c.123] Примечания 1. Факторами, снижающими надежность сварных соединений данного типа, дополнительно являются эксплуатационные и технологические причины. [c.124] Обобщая данные по влиянию параметров кон-струкщюнной прочности на повреждаемость тройни-ковых и штуцерных сварных соединений паропро-водов (табл. 2.4), следует отметить, что уровень концентрации напряжений в зависимости от типоразмера тройников достигает в упругой области металла высоких значений = 2... 11 (рис. 2.18) и для конкретных типоразмеров тройников паропроводов - значений t j = 1,13. .. 7 (табл. 2.5) с соответствующим расчетным уровнем = 1,05. .. 2,02 в условиях ползучести при температуре 545 °С. [c.125] Примечания 1. Значения коэффициентов концентрации а в упругой области металла, для условии ползучести при температуре 545 °С определены для наиболее повреяедаемой зоны со стороны корпуса, для участка углового шва, ориентированного нормально вектору окружных напряжений. [c.126] Полученные экспериментальные данные легли в основу разработки расчетной методики оценки напряженного состояния для фасонных сварных деталей такого типа, при это было обосновано, что фактическая долговечность тройниковых сварных соединений с учетом концентрации напряжений [43] примерно на 30. .. 40 % ниже расчетного уровня [49]. [c.127] При другом упрощенном подходе принимается = 3 и 4 с последующим расчетом для условий ползучести по уравнению . Минимальное значение а,, = 3 относится к угловым швам, наружная поверхность которых обработана механическим способом (шлифованием), а максимальное значение а = 4 соответствует угловым швам, не подвергнутых механической обработке. [c.128] Известно, что большая выпуклость углового шва с резким переходом к телу штуцера и/или корпуса часто служили причиной эксплуатационных повреждений тройниковых и штуцерных соединений (рис. 2.17, трещины ТрЗ и Тр4) ввиду высокой концентрации напряжений в этих зонах. [c.128] с увеличением катета и выпуклости углового шва со стороны корпуса повреждаемость сварных тройников возрастает от 10 до 80 % (рис. 2.20) уменьшение выпуклости углового шва с обеспечением радиуса скругления Л = 45. .. 50 мм на галтель с плавным переходом к основному металлу трубных элементов улучшает работоспособность сварных тройников. Оптимальный радиус скругления для угловых швов определяется из уравнения R = (d [42,44]. [c.130] Высокую чувствительность к эксплуатационным повреждениям проявляют также сварные соединения с конструкционным непроваром. Случаи со сквозными трещинами в угловых швах наблюдались на штуцерных сварных соединениях труб наружным диаметром D - 133 мм с толщиной стенки 17. .. 20 мм коллекторов и паросборных камер из стали 12Х1МФ (см. рис. 2.17, в трещины Трб). Концентрация напряжений от такого непровара может достигать = 7. .. 10 в упругой области металла. Поэтому оптимальным считается выполнение угловых швов с полным проваром [4, 18, 25, 41]. [c.130] В зарубежной практике отмечаются повреждения аналогичного типа тройниковых и штуцерных сварных соединений [27, 50]. О недостаточной надежности сварных тройников, в частности, указывает факт сравнительного сопоставления расчетного срока службы отдельных трубных элементов паропроводов из 1Сг-0,5Мо стали для температуры 530 °С (ТЭС Германии) для прямых труб ресурс достигает 4 10 ч, для гибов - 1,4 10 ч и для сварных тройников - 0,7 10 ч. [c.130] Из результатов расчетно-экспериментальных исследований [50] следует, что в зонах сварных фасонных деталей коллектора из 1Сг-0,5Мо стали под внутренним давлением при температуре 525 °С в условиях ползучести энергично протекает процесс накопления локальной деформации в зонах концентрации напряжений (рис. 2.21). Это согласуется с отечественными данными [44], которыми установлено, что в сварных тройниках накопление локальной деформации в зоне углового шва (в ЗТВрп) при ползучести в 6 - 8 раз превышает накопленную деформацию в прямых участках паропроводов за тот же срок эксплуатации. [c.130] Феномен такого явления объясняется ускоренной ползучестью под внутренним давлением тонкостенного трубного элемента (увеличение диаметра) по сравнению с соединенной толстостенной деталью, в результате чего создается эффект изгибающего момента, выгибающего корневую часть сварного соединения с действием максимальных растягивающих напряжений на этом участке соединения. В отдельных случаях это может вызвать эксплуатационное повреждение металла на внутренней поверхности стыкового соединения несмотря на то, что разнотолщин-ность трубных элементов находится с наружной стороны. [c.137] Вернуться к основной статье