ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Конструкционно-технологические меры из "Ресурс сварных соединений паропроводов " Конструкционные и технологические факторы определяют работоспособность сварных соединений паропроводов. Конструкционный фактор, обусловленный формой и размерами сварных деталей и изделий, характеризуется концентрацией напряжений, которая в свою очередь влияет на интенсивность напряженного состояния в отдельных зонах сварного соединения и энергичное развитие в них процесса накапливания локальной деформации при ползучести вплоть до появления повреждения. Другой особенностью конструкционного фактора является неравномерное действие рабочих напряжений в разнотолщинных трубных элементах, при этом более высокий уровень напряжений действует в утоненных трубных элементах сварного соединения. [c.263] Рассматривая влияние интенсивности напряжений на работоспособность сварных деталей, следует отметить, что наиболее склонными к эксплуатационным повреждениям являются тройниковые и стыковые сварные соединения разнотолщинных трубных элементов, концентрация напряжений в которых для упругой области металла обычно характеризуется уровнем а = 1,5. .. 5 и для условий ползучести может достигать значений = 1. .. 2,5 и более. [c.263] Технологический фактор, обусловленный сварочно-термической технологией выполнения сварных соединений элементов паропроводов, характеризуется механической, структурной и химической неоднородностью металла по зонам соединения. Для условий ползучести механическая неоднородность (разупрочненная прослойка) учитывается в расчетах на прочность [18] введением коэффициента прочности сварных соединений фщ =0,6. .. I и =0,6. .. 1 в зависимости от температуры эксплуатации и вида действующих нагрузок растягивающих и изгибающих. [c.263] Помимо повреждений по механизму ползучести трещины в сварных соединениях паропроводов, вызванные влиянием технологических причин, зарождаются и развиваются из-за дисперсного охрупчивания металла при повторном нагреве (термические трещины), хладноломкости и ввиду провала горячей пластичности металла при сварке (см. гл. 2). [c.263] Бесшовные тройники и колена отличаются более высокой (на 20. .. 30 %) долговечностью по сравнению со сварными деталями, поскольку для бесшовных деталей устраняется негативное влияние механической неоднородности, присущее сварным соединениям. В этом случае в расчете на прочность не учитываются коэффициенты и ф ,щ. [c.266] На ОАО Белэнергомаш налажено производство бесшовных тройников и колен, изготовляемых по прогрессивной технологии ковки, вытяжки и штамповки наряду с существующей технологией сварных тройников и штампосварных колен (табл. 5.1, рис. 5.5). Последовательная замена сварных фасонных деталей, отработавших свой срок службы, на бесшовные способствует повышению безаварийной длительной эксплуатации паропроводов. [c.266] В зарубежной теплоэнергетике (в Германии) на паропроводах также применяются бесшовные тройники (рис. 5.6) и, кроме того, большое внимание уделяется улучшению формы фасонных деталей с целью снижения интенсивности напряжений в зонах разнотолщинности элементов, например совершенствованию формы конических переходов (рис. 5.7). [c.266] Улучшение формы сварных фасонных деталей на паропроводах действующих отечественных ТЭС позволяет на 10. .. 30 % снизить уровень максимальных напряжений и соответственно продлить ресурс трой-никовых, штуцерных и стыковых сварных соединений разнотолщинных трубных элементов. Способами улучшения формы (и размера) таких соединений являются операции сварки (наплавки) и механической обработки, что обычно проводится при остановах и кампаниях ремонта энергооборудования. [c.267] Повышение конструкционной прочности сварных деталей за счет применения сварочных операций достигается путем нанесения усиливающих многослойных наплавок воротникового и цилиндрического типов (рис. 5.8) согласно разработанной в АООТ ВТИ комплексной технологии, регламентируемой отраслевым документом [42]. [c.267] Дяя новых сварных тройников повышение конструкционной прочности помимо выполнения условия р р обеспечивается их изготовлением из утолщенных штуцеров и труб [43]. [c.268] Усиливающие наплавки цилиндрического типа на стыковые сварные соединения разнотолщинных трубных элементов позволяют сместить действие максимальных рабочих напряжений из зоны сварного шва в сторону паропроводной трубы. Толщина наплавки (рис. 5.8, б) выбирается по конкретному типоразмеру сварного соединения. [c.268] Увеличение запаса по толщине стенки трубных элементов S/Sg заметно влияет на повышение работоспособности сварных соединений паропроводов в условиях ползучести. Так, расчетный парковый ресурс стыковых сварных соединений паропроводных труб диаметром 273 х 32 мм из стали 12Х1МФ на параметры пара 545 С и 14 МПа, полученный для Ор по уравнению (4.2), с увеличением толщины стенки от номинальной S = 32 мм до допускаемой по ТУ 14-3-460-75 с плюсовым допуском +20 % S максимальной S x = 38,4 мм возрастает с 3 10 до 7 10 ч, т.е. более чем в 2 раза (рис. 5.9). [c.269] Вследствие влияния допусков +20 % и -5 % на 5 и дополнительных факторов, связанных с местным утонением трубных элементов в зоне сварных соединений за счет расточки внутренних поверхностей, запас по толщине стенки труб в районе сварного шва может варьироваться, например, в диапазоне S / So - 1. .. 2,5. Из опыта эксплуатации следует, что наиболее надежными характеризуются сварные соединения паропроводов с запасом по толщине стенки S / Sa 1,6. [c.270] Целесообразно рассмотреть влияние запаса по толщине стенки S / трубных элементов на расчетные значения коэффициента перегрузки стыковых сварных соединений паропроводов в условиях эквивалентных напряжений от действия всех видов нагрузок. При предлагаемом методическом подходе следует подчеркнуть, что в нормах расчета на прочность [13, 49] не учитывается перегрузка стыковых сварных соединений за счет влияния конструкционного параметра S / Sa, расчет проводится по номинальной толщине стенки, но не по фактической 5ф. [c.270] Вместе с тем влияние S f Soua надежность сварных стыков паропроводов может быть заметным, о чем свидетельствует, например, случай повреждения сварного соединения со стороны утоненного расточкой внутренней поверхности трубного элемента (см. рис. 2.29). [c.270] Расчетные эквивалентные напряжения определялись по уравнениям (4.5), (4.9), (4.11) и (4.12). [c.271] Примечания 1. Значения коэффициента перегрузки Kxis определены по (5.1) как отношение расчетных эквивалентных напряжений для текущей толщины стенки трубных элементов к расчетным эквивалентным напряжениям для номинальной толщины стенки, АГщ = . [c.273] Полученные закономерности позволяют оценить отдельно для этих паропроводов перегрузку сварных соединений от конструкционного фактора, что реализовано построением диаграмм по средним значениям /Сщ (рис. 5.10, б). [c.274] Вернуться к основной статье