ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выбор характеристик жаропрочности металла из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " Реальная оценка ресурса энергооборудования является одной из важных задач современного этапа эксплуатации тепловых электростанций. Расчет ресурса по принятым схемам [36] не в полной мере учитывает имеющийся разброс свойств металла, что может в значительной степени исказить точность оценки срока службы оборудования. Для деталей, работающих в условиях ползучести, достоверность оценки ресурса определяется в основном двумя факторами — точностью оценки жаропрочных свойств материала и точностью определения температурно-силовых условий работы оборудования в процессе эксплуатации. Повыщение точности оценки жаропрочных свойств может быть осуществлено, если при выборе расчетных характеристик учитывается связь между свойствами материала и его структурой. [c.49] Одной из основных характеристик металла, которая лежит в основе расчета на прочность и допустимый ресурс эксплуатации в условиях ползучести, является предел длительной прочности стали. [c.49] В исходном состоянии длительная прочность зависит от боль-щого числа факторов и проявляет высокую чувствительность к способу выплавки [37,38], деформированию [40,39], легированию и термической обработке [12,4]. В пределах марочного состава наблюдается значительный разброс жаропрочности. Длительная эксплуатация приводит к снижению жаропрочных свойств, причем отмечается [42] сохранение щирокой полосы разброса длительной прочности разных труб после эксплуатации. [c.49] Влияние структурного состояния стали на предел длительной прочности изучено достаточно подробно [12], и показана зависимость жаропрочности от количества сорбитной составляющей в структуре. [c.49] На рис. 2.1, й представлена параметрическая диаграмма длительной прочности больщого количества труб, выполненных из стали 12X1МФ с различной структурой. Кривая 1 проведена по расчетным значениям длительной прочности [43]. Если не учитывать структурного состояния металла, то разброс жаропрочных свойств для рассмотренных труб составляет 35%. [c.49] Анализ приведенных экспериментальных данных показывает, что с точки зрения жаропрочности целесообразно разделить паропроводные трубы из стали 12Х1МФ на три структурные группы трубы с феррито-сорбитной структурой, трубы с феррито-карбидной структурой и трубы со структурой сорбита отпуска. [c.49] Для материала с феррито-карбидной структурой (балл 7 шкалы ТУ) и структурой игольчатого сорбита отпуска (балл 1 шкалы) применение значений длительной прочности по кривой I дает погрешность +35 %. Поэтому наряду со структурной группой 1 в стали 12X1МФ вьщеляются еше две структурные группы группа II труб с феррито-карбидной структурой (балл 6, 7) и группа III со структурой игольчатого сорбита отпуска (балл 4). [c.50] На рис. 2.1, 3 длительная прочность этих групп описывается кривыми 2 1 3 соответственно. Использование значений длительной прочности для труб с феррито-карбидной структурой по кривой 2 уменьшает погрешность в оценке длительной прочности до 15 %. Для труб со структурой игольчатого сорбита отпуска применение значений предела длительной прочности по кривой 3 уменьшает погрешность до +10 %. [c.50] В стали 15Х1М1Ф разброс значений длительной прочности по отношению к расчетной кривой [43] без учета структурного состояния стали составляет 20—30%. [c.50] Выбор характеристик длительной прочности с учетом структурной дифференциации труб является перспективным при условии проведения структурной диагностики всех труб паропроводов с привлечением неразрушаюших методов. [c.51] Приведенные на рис. 2.1 кривые длительной прочности надежно могут применяться для оценки жаропрочных свойств труб в условиях работы под внутренним давлением. Сопоставление результатов испытаний образцов одноосным растяжением, а также трубчатых образцов, нагруженных внутренним давлением, показывает хорошее совпадение жаропрочных свойств. [c.51] В связи с этим представляет интерес проведение оценки фактической длительной прочности такой конструкции, как гибы паропроводов, с использованием в качестве экспериментальных точек данных, полученные по гибам, разрушенным в процессе эксплуатации. Были рассмотрены разрушенные гибы с феррито-карбидной структурой. Расчет эквивалентных напряжений в гибах при работе под внутренним давлением проводится по [36]. [c.52] На рис. 2.2 приведена кривая длительной прочности колен паропроводов с феррито-карбидной структурой. Построение кривой длительной прочности проведено по точкам 38 разрушенных гибов, основные параметры которых приведены в табл. 2.1. [c.52] Сравнение полученной кривой с кривой длительной прочности металла с феррито-карбидной структурой, построенной по результатам испытания образцов в лабораторных условиях (рис. 2.1, а, кривая 2) показывает их хорошую сопоставимость. Однако следует отметить значительный разброс точек, соответствующих разрушенным гибам. Для повышения надежности диагностики состояния металла гибов паропроводов и оценки их остаточного ресурса целесообразно дополнительно проводить анализ их поврежденности порами, используя для этого шкалу, приведенную в гл. 1. [c.52] Общая схема диагностики и оценки остаточного ресурса деталей паропроводов приведена на рис. 1.14. Эта схема включает в себя как расчетную оценку напряженного состояния паропровода, так и оценку свойств металла с учетом структуры и поврежденности. [c.52] В настоящее время отсутствует единая точка зрения на возможность использования характеристик жаропрочности, полученных при испытании металла, длительное время отработавшего в эксплуатационных условиях. Известно, что длительная эксплуатация приводит к снижению жаропрочных свойств, причем отмечается [42] сохранение широкой полосы разброса длительной прочности разных труб после длительной эксплуатации. [c.52] Имеющиеся противоречия точек зрения различных авторов свидетельствовали о необходимости подробного изучения влияния структурных и деформационных процессов при ползучести на особенности поведения металла при последующих испытаниях на жаропрочность в условиях более высоких нагрузок, чем эксплуатационные. [c.54] Рассмотрим результаты испытаний металла паропроводных труб в исходном состоянии и после эксплуатации в течение 10 ч при температурах 540—550 °С (рис. 2.3). В связи с существенным влиянием на жаропрочность исходной термической обработки сравнение процессов ползучести в металле в исходном состоянии и после длительной эксплуатации проводилось при одинаковой исходной термообработке и в одинаковом структурном состоянии. Видно, что для всех рассмотренных структурных состояний кривая длительной прочности эксплуатируемого металла лежит ниже соответствующей кривой длительной прочности исходного состояния. [c.54] Анализ кривых длительной прочности перлитных теплостойких сталей в сопоставлении с характером разрушения образцов позволил [47] считать, что перегиб на кривой длительной прочности в исходном состоянии совпадает с переходом от вязкого разрушения к хрупкому межзеренному за счет порообразования. Экстраполяция свойств жаропрочности в этом случае проводится в условиях однотипности разрушения при испытаниях в эксплуатации, что повышает достоверность экстраполяции. [c.54] Вернуться к основной статье