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

A N Smirnov; N A Popova; N V Ababkov

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

Authors

A. N. Smirnov T. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University
N. A. Popova Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering
N. V. Ababkov T. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University

DOI:

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

Keywords:

bending pipes, steam-removing pipes, water pipes, spectral-acoustic method, metal research, electron microscopy, dislocation density, internal stresses

Abstract

Investigation of the metal of operated and damaged bends of water and steam-removing pipes by the spectral-acoustic control method and by the method of electron microscopy was carried out in the work. In particular, a sample without damages, a specimen with a corrosion-fatigue crack and a sample with a technological sunset type defect were investigated. All samples are made of steel 20, but have different operating time. The structural state of the samples is studied; a quantitative evaluation of such parameters as the dislocation density, the values of local fields of internal stresses is performed. The structure of the metal of the bends of the steam-guiding and water-supply pipes after the operating time and without defects consists of a ferrite-pearlite mixture. Ferrite, which occupies the bulk of the volume of material, is present both unfragmented and fragmented. In the metal of the bends of the steam-guiding and water-supply pipes after use and with defects, the proportion of defective cementite in perlite grains, as well as the proportion of fragmented ferrite increased. Graphic dependencies of acoustic characteristics on the time of operation are constructed. The values of the acoustic characteristics corresponding to the defective state for the metal of the bends of the water and steam-removing pipes made of steel 20 have been established. A complex criterion for the limiting state for all the samples studied is calculated. Samples that can be operated without carrying out repair and restoration works, and for which the carrying out of repair and restoration work is necessary, are determined in accordance with the calculation.

Author Biographies

A. N. Smirnov, T. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University

DSc in Engineering, Professor

N. A. Popova, Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering

PhD in Engineering, Associate Professor

N. V. Ababkov, T. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University

PhD in Engineering, Associate Professor

References

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.