Акустический контроль металла эксплуатируемых и поврежденных гибов водоопускных и пароотводящих труб ТЭС

Александр Николаевич Смирнов; Наталья Анатольевна Попова; Николай Викторович Абабков

doi:10.22213/2413-1172-2018-2-4-12

Авторы

А. Н. Смирнов Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева
Н. А. Попова Томский государственный архитектурно-строительный университет
Н. В. Абабков Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2018-2-4-12

Ключевые слова:

гибы пароотводящих и водоопускных труб, спектрально-акустический метод, электронная микроскопия, плотность дислокаций, внутренние напряжения

Аннотация

Проведено исследование металла эксплуатируемых и поврежденных гибов водоопускных и пароотводящих труб спектрально-акустическим методом контроля и методом электронной микроскопии. В частности, исследованы образцы, не имеющие повреждений, образец с коррозионно-усталостной трещиной и образцы с технологическими дефектами типа заката. Все образцы изготовлены из стали 20, но имеют разную наработку. Изучено структурное состояние образцов, выполнена количественная оценка таких параметров, как плотность дислокаций и величина локальных полей внутренних напряжений. Структура металла гибов пароотводящих и водоопускных труб после наработки и без дефектов состоит из ферритоперлитной смеси. Феррит, занимающий основную часть объема материала, присутствует как нефрагментированный, так и фрагментированный. В металле гибов пароотводящих и водоопускных труб после наработки и с дефектами увеличилась доля дефектного цементита в перлитных зернах, а также доля фрагментированного феррита. Построены графические зависимости акустических характеристик от времени наработки. Установлены значения акустических характеристик, соответствующие дефектному состоянию для металла гибов водоопускных и пароотводящих труб, изготовленных из стали 20. Выполнен расчет комплексного критерия предельного состояния для всех исследованных образцов. В соответствии с расчетом определены образцы, которые могут эксплуатироваться без проведения ремонтно-восстановительных работ и для которых проведение ремонтно-восстановительных работ необходимо.

Биографии авторов

А. Н. Смирнов, Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технология машиностроения»

Н. А. Попова, Томский государственный архитектурно-строительный университет

кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник кафедры «Физика»

Н. В. Абабков, Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Технология машиностроения»

Библиографические ссылки

Шкляров М. И., Осмаков В. Н., Едачев Г. М. Некоторые особенности выделения структурно свободного графита в сварных соединениях паропроводов из углеродистой стали // Теплоэнергетика. 1999. № 5. С. 21-26.

РД 34.17.421-92. Типовая инструкция по контролю и продлению срока службы металла основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций.

СТО-021-21-21-2003. Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов тепловых электрических станций. Контроль состояния металла. Нормы и требования.

Смирнов А. Н., Абабков Н. В. Анализ проблем, связанных с безопасной эксплуатацией элементов энергетического машиностроения // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2010. № 2. С. 12-17.

Структурно-фазовое состояние, поля внутренних напряжений и акустические характеристики в длительно работающем металле поврежденного барабана котла высокого давления / А. Н. Смирнов, Н. В. Абабков, Э. В. Козлов [и др.] // Контроль. Диагностика. 2012. № 7. С. 13-17.

Смирнов А. Н., Муравьев В. В., Абабков Н. В. Разрушение и диагностика металлов. М. ; Кемерово : Инновационное машиностроение. 2016. 479 с.

Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. М. : Металлография, 1970. 376 с.

Электронная микроскопия тонких кристаллов / П. Хирш [и др.]. М. : Мир, 1968. 574 с.

Конева Н. А., Козлов Э. В. Физическая природа стадийности пластической деформации // Структурные уровни пластической деформации и разрушения ; под ред. В. Е. Панина. Новосибирск : Наука. Сиб. отделение, 1990. С. 123-186.

Конева Н. А., Козлов Э. В. Природа субструктурного упрочнения // Изв. вузов. Физика. 1982. № 8. С. 3-14.

Конева Н. А., Козлов Э. В. Закономерности субструктурного упрочнения // Изв. вузов. Физика. 1991. № 3. С. 56-70.

Дальнодействующие поля напряжений, кривизна-кручение кристаллической решетки и стадии пластической деформации. Методы измерений и результаты / Н. А. Конева, Э. В. Козлов, Л. И. Тришкина [и др.] // Новые методы в физике и механике деформируемого твердого тела. Ч. 1 / под ред. академика В. Е. Панина. Томск : Изд-во ТГУ, 1990. С. 83-93.

Козлов Э. В., Попова Н. А., Конева Н. А. Фрагментированная субструктура, формирующаяся в ОЦК-сталях при деформации // Изв. РАН. Серия физическая. 2004. Т. 68, № 10. С. 1419-1427.

Смирнов А. Н., Козлов Э. В. Субструктура, внутренние поля напряжений и проблема разрушения паропроводов из стали 12Х1МФ. Кемерово : Кузбассвузиздат, 2004. 163 с.

Конева Н. А., Козлов Э. В. Физическая природа стадийности пластической деформации // Изв. вузов. Физика. 1990. № 2. С. 89-106.

Рыбин В. В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М. : Металлургия, 1986. 224 с.

Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических материалов / В. И. Трефилов, В. Ф. Моисеев, Э. П. Печковский [и др.]. Киев : Наук. думка, 1989. 256 с.

Козлов Э. В., Теплякова Л. А., Тришкина Л. И. Субструктура и закономерности развития микротрещин (электронно-микроскопическое исследование) // Прочность и разрушение гетерогенных материалов. Л. : ФТИ им. А. Ф. Иоффе, 1990. С. 3-23.

Смирнов А. Н., Хапонен Н. А. Способ неразрушающего контроля степени поврежденности металлов эксплуатируемых элементов теплоэнергетического оборудования : Патент РФ, № 2231057. 2004.