ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методический подход к прогнозированию ресурса сварных соединений из "Ресурс сварных соединений паропроводов " В связи с этим, при решении задач по диагностике состояния сварных соединений и прогнозированию их сроков службы с целью продления ресурса важным и необходимым считается применение современных расчетных, структурных и статистических методов оценки надежности сварных соединений паропроводов. Технические данные по статистике и особенностям эксплуатационных повреждений сварных соединении паропроводов из теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей рассмотрены в гл. 2. Что касается расчетных и структурных методов, то их применение зависит от поставленной задачи по установлению паркового, индивидуального и остаточного ресурсов. [c.200] Проектный ресурс (срок службы) паропроводов и их сварных соединений составляет в основном 100 тыс. ч (отдельные паропроводы спроектированы на срок 200 тыс. ч) и определяется расчетным путем с учетом назначенных типоразмеров трубных элементов (прямые трубы, гибы, поковки, литые элементы их номинальные наружные диаметры и толщина стенок), марок сталей и рабочих параметров пара (давления и температуры). [c.200] При проектировании были учтены просчеты предыдущих разработок и использованы современные методы расчета на прочность. Но с учетом заложенных в расчеты сниженных параметров по температуре 545 °С для давления 24 МПа возможность увеличения проектного срока 100 тыс. ч не была получена, и значение паркового ресурса для паропроводов энергоблоков 500 и 800 МВт сохранилось на уровне 100 тыс. ч. Поэтому темп старения паропроводов этих энергоустановок опережает аналогичные показатели паропроводов, эксплуатирующихся на энергоустановках 300 МВт и менее. [c.201] Парковый ресурс представляет собой наработку однотипных по материалам и условиям эксплуатации элементов паропроводов (трубных элементов, сварных соединений) до достижения нормативных коэффициентов запаса прочности с учетом их эксплуатационной наработки. В этот период при соблюдении требований по эксплуатации, диагностированию и ремонту разрушения элементов паропроводов маловероятны. [c.201] Сварные соединения в виду своих особенностей, обусловленных структурной, механической и химической неоднородностью металла по зонам, а также повышенной концентрацией напряжений в местах расположения сварных швов относятся к категории элементов, лимитирующих ресурс паропроводов. Это, в частности, можно подтвердить на примере сварных тройников 3, которые по сравнению с гибами 2 и прямыми участками труб I характеризуются сокращенным в 2 - 2,5 раза парковым ресурсом на паропроводе диаметром 325 х 60 мм из стали 15Х1М1Ф на расчетные параметры пара температуру 545 °С при давлении 25,5 МПа (рис. 4.2). [c.202] Индивидуальный ресурс рассматривается как максимальное приближение во времени к предельному состоянию элементов паропроводов (например, трубных элементов, сварных соединений) при сохранении требований к их надежной эксплуатации. Сроки индивидуального ресурса устанавливаются из результатов углубленного диагностирования (с оценкой структуры, свойств и накопленной поврежденности металла), анализа условий эксплуатации, фактических размеров и особенностей конструкции сварных деталей (изделий), а также расчетной оценки напряженного состояния и анализа повреждения сварных соединений. [c.202] В отдельных случаях даже индивидуальный ресурс не является предельным, что позволяет по результатам последующего диагностирования с применением металлографического анализа с помощью реплик и неразрушающих методов дефектоскопии (УЗК, МПД и др.), а также специальных ремонтно-восстановительных технологических операций (сварочной технологии ремонта, восстановительной термической обработки, замены отдельных сварных деталей или переварки отдельных наиболее повреждающихся сварных соединений) увеличить ресурс паропроводов. [c.203] Остаточный ресурс определяется как разность между парковым и индивидуальным ресурсом, т.е. как дополнительный срок службы при продлении паркового (и индивидуального) ресурса. [c.203] Общая схема методического решения задачи продления ресурса сварных соединений паропроводов представлена на рис. 4.3. [c.203] Обеспечение безаварийной эксплуатации сварных соединений паропроводов вызывает постоянную необходимость совершенствования методов эксплуатационного контроля, системы этого контроля и методов прогнозирования сроков службы с целью продления ресурса по мере накопления длительности эксплуатационной наработки, что лежит в основе задач технического диагностирования, включающего расчетные методы и анализ состояния сварных деталей и изделий (рис. 4.4). [c.203] Методы, объемы и периодичность эксплуатационного контроля сварных соединений паропроводов регламентированьг действующим отраслевым нормативно-техническим документом [3] с учетом условий эксплуатации (температуры пара, длительности наработки, числа пусков энергооборудования) и типа сварных соединений (стыковых сварных соединений паропроводных труб и сварных соединений с повышенной концентрацией напряжений). [c.204] Такой подход к требованиям по эксплуатационному контролю, применяемый в отечественной теплоэнергетике, считается правомерным и действует для всех энергосистем и ТЭС независимо от их расположения на территории, установленной мощности энергоустановок, вида топлива, типа паропроводов с поперечными связями или на энергоблоках. [c.205] Задачи по продлению ресурса решаются комплексно с применением расчетных и структурного методов в сочетании с диагностированием сварных соединений неразрушающими методами контроля (УЗК, МПД и др.). Общая схема алгоритма, разработанного ВТИ для продления ресурса сварных соединений паропроводов, показана на рис. 4.5. [c.206] Метод металлографического анализа с помощью реплик позволяет оценивать остаточный ресурс сварных соединений по структурному фактору, т.е. по фактическому состоянию металла (микроповрежденности), с высокой степенью достоверности при экспертной оценке КД = 90 %. Перечисленные расчетные и структурный методы оценки ресурса с отмеченной достоверностью результатов анализа реализуются на ТЭС исходя из их организационно-технических и финансовых возможностей. [c.207] За рубежом (в Германии, Нидерландах, США, Канаде, Японии и др.) считается актуальной проблема продления сроков службы паропроводов ТЭС до 300. .. 350 тыс. ч и более. Проектный срок службы паропроводов ТЭС за рубежом характеризуется преимущественно длительностью 100 тыс. ч, определяется аналогично отечественному включая расчетные методы по номинальным допускаемым напряжениям [ст] на сталь с коэффициентом запаса прочности = 1,5 для номинальных типоразмеров трубных элементов с учетом параметров пара (температуры, давления) или с коэффициентом п = 1,2 для 0,8 [а]. [c.207] Решение задач по продлению ресурса начинается при исчерпании 80 %-ного проектного срока службы (или 60 %-ного исчерпания проектного срока для сварных соединений и трубных элементов из хромомолибденованадиевых низколегированных сталей), при этом учитываются особенности конструкции деталей (изделий) и их фактические размеры, материалы и технология изготовления, а также условия эксплуатации. [c.207] Высокоэффективным средством по диагностике состояния металла трубных элементов и сварных соединений с целью продления их ресурса считается метод металлографического анализа с помощью реплик, которым охватываются практически все сварные соединения паропроводов и, в первую очередь, критические соединения по конструкционному оформлению (ТСС, ШСС, СССр ) и условиям их эксплуатационного нагружения (например, при сочетании условий ползучести и усталости термического циклического характера для сварных соединений коллекторов, соединений в районе паровой арматуры на трассе паропровода и т.д.). [c.207] В связи с этим задача по продлению ресурса решается преимущественно по выявленному фактическому состоянию металла (микроповрежденности), установленному по результатам металлографического анализа с реплик в сочетании с неразрушающими методами дефектоскопии УЗК и МПД (выявление макротрещин, недопустимых сварочных дефектов). [c.207] Примечания 1. При одновременном применении структурного и расчетного методов окончательная оценка остаточного ресурса проводится по структурному методу. [c.209] Для длительно эксплуатирующихся сварных соединений в сочетании с указанными методами периодически проводится расчетная оценка ресурса с учетом фактической трассировки паропровода и состояния опорно-подвесной системы, а также, при необходимости, проводятся испытания на длительную прочность образцов сварных соединений, вырезанных из действующего паропровода, с оценкой их фактической остаточной долговечности. [c.210] Вернуться к основной статье