Проаналізовано вплив зупинок технологічного процесу експлуатації блоків ТЕС на структуру парогінної сталі 15Х1М1Ф. Одержані результати металографічних досліджень дозволяють судити про зміну стану металу внаслідок тривалої експлуатації за різної кількості зупинок технологічного процесу. Показано, що зі збільшенням їх кількості збільшуються за розмірами зерна фериту, карбіди на їх межах і глибина, на яку ці зміни поширюються, від бічних поверхонь труби. Це ознаки інтенсифікації структурних перетворень під впливом зупинок, під час яких виникають термічні напруження, які сприяють таким перетворенням.

Індекс рубрикатора НБУВ: З370.4-03

Рубрики:

Водопідготовка на теплових електричних станцій

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Определены характеристики прочности и пластичности теплостойкой стали 15Х1М1Ф после ее деградации в эксплуатационных условиях на главных паропроводах ТЭС. Показано, что остановки технологического процесса во время эксплуатации влияют на изменение этих характеристик, а электролитическое наводороживание стали повышает их чувствительность к деградации.

Металографічно показано, що структурна деградація сталі 15Х1М1Ф у вигляді поетапного та збіднення твердого розчину на елементи легування з виділенням скдаднолегованих хромом і молібденом карбідів вздовж меж зерен, їх коагуляції, декогезії від матриці з утворенням пор та наступним їх злиттям з формуванням міжзернових тріщин відбуваються інтенсивніше після більшої кількості теплозмін через зупинки технологічного процесу на головних парогонах ТЕС. Вперше експериментально доведено, що за однакової тривалості експлуатації, але різної кількості зупинок технологічного процесу, деградація механічних характеристик (міцності та пластичності, ударної в'язкості, статичної і циклічної тріщиностійкості) сталі, яка під час експлуатації перенесла більшу кількість зупинок, є істотнішою. Виявлено анізотропію деградації механічних характеристик експлуатованої сталі 15Х1М1Ф та обгрунтовано вибір орієнтації зразків для забезпечення їх максимальної чутливості до деградації.

Досліджено хімічний склад, структуру, твердість, корозійну тривкість та електрохімічні властивості металу автентичних й відремонтованих конструктивних елементів водонапірних веж у містах Миколаєв і Черкаси та Аджигольського маяка, зведених на початку XX ст. за проектами В. Г. Шухова. Проаналізовано можливі причини руйнування ремонтних зварних з'єднань сталей, виготовлених за різними технологіями, та вплив складу корозивного середовища та температури випроб на корозійно-електрохімічні властивості автентичних сталей. Установлено, що найнижча корозійна тривкість притаманна металу Аджигольського маяка, що, очевидно, пов'язано з тривалим наводнювальним впливом агресивнішого (хлоридовмісного) корозивного середовища.

Проаналізовано технічний стан старовинної та ремонтної сталей елементів вежі Шухова, експлуатованих відповідно ~110 і 70 років. Для їх оцінки використано ряд механічних характеристик (твердість, міцність, пластичність, ударна в'язкість). Показано, що для обох сталей властиві наднизькі значення твердості та опору крихкому руйнуванню, що не можна пояснити лише якістю тогочасного металопрокату. При цьому механічні характеристики старішої сталі нижчі, ніж ремонтної. Припущено, що під час експлуатації відбувається деградація механічних характеристик сталей внаслідок розвитку розсіяної пошкодженості. На це вказує також максимальне відносне подовження старовинної сталі за більш низьких значень твердості та ударної в'язкості. Виявлено, що характеристики міцності та пластичності обох сталей, визначені в середовищі синтетичного кислотного дощу, нижні, ніж на повітрі. Фрактографічно підтверджено наявність експлуатаційних пошкоджень в об'ємі металу, які за можливості наводнювання зразків із дослідного середовища ініціюють крихке руйнування в центральній частині їх перерізу.

Індекс рубрикатора НБУВ: З762.9-04

Рубрики:

Компресорні станції та установки

Шифр НБУВ: Ж25772 Пошук видання у каталогах НБУВ 

За результатами обстеження пошкоджених елементів нафтогону з осьовими зварними з'єднаннями проаналізовано найімовірніші осередки зародження руйнування та механізми поширення тріщин під час тривалої експлуатації. З використанням гідроопресовування труби візуалізовані фрактографічні ознаки експлуатаційної деградації металу у вигляді розсіяної пошкодженості вздовж меж зерен та зниження опору крихкому руйнуванню самих зерен. Розсіяну пошкодженість у стінці труби пов'язали з наводнюванням металу від внутрішньої її поверхні під час експлуатації.

Виявлено різні мікрофрактографічні ознаки поширення тріщин у сталях за впливу наводнювальних середовищ, пов'язані з транспортуванням водню в зону передруйнування у вершині тріщини за дифузійним чи дислокаційним механізмами. Міжзеренний характер руйнування за циклічного навантаження вказує на домінування дифузії водню вздовж меж зерен, тоді як крізьзеренний - спричинений сумісним впливом дислокаційного механізму, який забезпечує інтенсивне наводнювання металу вздовж смуг ковзання, та дифузійного, який сприяє перерозподілу водню міжфазними межами всередині зерен.

Проаналізовано причини порушення цілісності корпусу регулятора тиску газу між відсіками високого і низького тисків після 10 років експлуатації, що спричинило неконтрольоване перетікання газу між ними. Встановлено роль корозійних процесів в експлуатаційній деградації корпусу регулятора. Досліджено структурні особливості литої сталі 35Л та проаналізовано причини зміни характеристик пластичності та опору крихкому руйнуванню.

Визначено ударну в'язкість та досліджено фрактографічні особливості зламів старовинної та ремонтної сталей (1906 і 1944 рр. виробництва відповідно) гіперболоїдної сіткової водонапірної вежі Шухова в Миколаєві, окремі елементи якої відновили після війни. Істотно нижча ударна в'язкість обох сталей проти їх сучасних прототипів пов'язана не лише з принциповими змінами у технології металургійного процесу впродовж сторіччя, але і з деградацією металу за час тривалої експлуатації. Виявлено, що запас пластичності старовинної сталі і за результатами випроб на удар, і за фрактографічними особливостями руйнування нижчий, ніж ремонтної.

Проаналізовано ударну в'язкість KCU і KCV теплотривких сталей 15Х1М1Ф та 12Х1МФ з прямої ділянки, зварного з'єднання та різних зон гинів прогонів ТЕС за результатами випроб відповідно зразків Менаже і Шарпі. Виявлено особливості її зміни залежно від тривалості експлуатації та кількості зупинок блоків. Встановлено, що внаслідок експлуатаційної деградації металу відношення KCU/KCV істотно зростає через інтенсивніше зниження опору поширенню тріщини порівняно з опором її зародженню.

Досліджено сталь 12Х1МФ з двох гинів головних парогонів ТЕС. Встановлено, що їх пошкодження відбувалося за механізмом міжзеренного руйнування внаслідок повзучості. В одному з них, незважаючи на відповідність металу усіх зон гину вимогам до хімічного складу, твердості та характеристик міцності за розтягу, в розтягненій зоні виявлено наскрізні осьові тріщини. Водночас, попри нижчу за регламентовану міцність металу практично всіх зон іншого гину, у його розтягненій зоні зафіксували лише неглибоку (до 8 mm) осьову тріщину. Проте ударна в'язкість металу розтягненої зони обох гинів нижча за регламентоване значення (одного гину - майже втричі, а іншого - вдвічі). Наднизький для такого класу сталей опір крихкому руйнуванню вважали за ознаку досягнення металом обох гинів критичного технічного стану.

Індекс рубрикатора НБУВ: З370.5 + К222.234.106.223

Рубрики:

Трубопроводи теплових електричних станцій

Утомна (циклічна) міцність (утома, витривалість) сталі для енергетичного обладнання

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.104.3

Рубрики:

Структурні та фазові перетворення в сталях різних структурних класів. Теорія термічної обробки

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Портальні крани тривалий час експлуатують у режимі інтенсивного циклічного навантаження, що зумовлює втрату вихідних механічних властивостей сталей, особливо їх опору крихкому руйнуванню. Під час експлуатації крана в різних конструкційних елементах виникають різні напруження і тому можна очікувати, що міра деградації металу цих елементів буде також різною. Випробування на ударну в'язкість зразків Шарпі (KCV), вирізаних з листової сталі типу Ст3сп, експлуатованої впродовж 33 років у відповідальних елементах морського портального крана типу "Sokol", виявили суттєве зниження опору крихкому руйнуванню металу за дії на нього більш високих експлуатаційних напружень. Досліджено вплив текстури сталі на міру її експлуатаційної деградації та показано більш інтенсивне зниження ударної в'язкості за випробувань поперечних зразків відносно напряму вальцювання. Під час фрактографічних досліджень порівняно інформативні ознаки зламів сталі з мінімальними та максимальними рівнями KCV, спричиненими найнижчими та найвищими напруженнями під час її експлуатації в різних елементах крана. Виділялися ділянки зламів одразу за концентратором напружень, які відповідали стадії в'язкого зародження руйнування від дна концентратора, та наступні за ними центральні частини поширення руйнування. Фрактографічним аналізом на макро- і мікрорівнях обгрунтовано, що головна ознака експлуатаційної деградації сталі пов'язана з її схильністю до низькоенергоємного розшарування вздовж границь між витягнутими вальцюванням неметалевими включеннями і феритною матрицею (через порушення когезії вздовж міжфазних меж). Цей ефект проявився максимально, з одного боку, для сталі, експлуатованої за більш високих робочих напружень, а з іншого боку, за випробувань поперечних зразків, коли магістральний напрям поширення руйнування збігався з напрямом вальцювання прокату.

Установлено закономірності зміни механічних характеристик при розтязі на повітрі сталей різних рівнів міцності у вихідному стані та після тривалої експлуатації на магістральних газогонах. Унаслідок експлуатаційної деградації характеристики пластичності знижуються, а міцності - підвищуються. Причому, чим вищий рівень міцності сталі у вихідному стані, тим слабший ефект деградації її характеристик. Характеристики пластичності сталі Х70 попри найбільшу тривалість експлуатації практично не змінилися, тоді як сталей 17Г1С та Х60 після менш тривалої експлуатації суттєво знизилися. Отримані ефекти зумовлені їх структурними особливостями. Адже і в осьовому, і в діаметральному перерізах труб із цих сталей виявлено чітку текстуру. В осьовому напрямі протяжність практично неперервних рядів зерен перліту сягає 500 мкм, у поперечному 40 мкм. Підвищене травлення міжфазних меж між феритними і перлітніми зернами як уздовж, так і упоперек напряму вальцювання труб пов'язували з пошкодженнями уздовж цих меж. Такі пошкодження служили пастками для водню і перешкоджали його дифузійному перерозподілу у поперечному перерізі труб. Накопичений у них водень сприяв розшаруванням уздовж міжфазних меж і полегшував процес локалізації деформації в найбільш ослаблених перерізах. Ознаки експлуатаційної деградації стилей різного рівня міцності виявили фрактографічно. По-перше, це текстурованість зламів зразків на макрорівні у вигляді розшарувань у напряму вальцювання труб, які зумовлені експлуатаційними пошкодженнями сталей. Припущено, що їх виникнення спричинив водень, абсорбований металом під час тривалої експлуатації й акумульований в дефектах уздовж міжфазних меж. По-друге, в центральній частині зламів, сформованих за нормального відриву, виявлено великі і плоскі лінзоподібні ділянки з дрібними ямками на дні, акумулюючими водень, який полегшував руйнування перетинок між ними. По-трете, в межах конусних частин зламів усіх досліджуваних степей на фоні дрібних параболічних ямок унаслідок зсуву спостерігаються великі плоскі ямки з характерним рельєфом паралельних слідів виходу смуг ковзання на їх поверхню. Припущено, що це є доказом їх існування в перерізі зразків ще перед випробуваннями на розтяг. Перелічені структурні і фрактографічні ознаки деградації властиві всім сталям, особливо чітко вони прослідковувалися для сталі 17Г1С, зміцнення якої внаслідок деградації супроводжувалося більшим зниженням пластичності.

Запропоновано мікрофрактографічний метод оцінювання технічного стану тривало експлуатованих вуглецевих сталей профільного прокату, який базується на побудові кореляційної залежності між зміною опору крихкому руйнуванню, зокрема ударною в'язкістю, і співвідношенням площ фрактографічних елементів окрихчення і в'язкого рельєфу. Критичний стан експлуатованих сталей обгрунтовано якісною зміною елементів окрихчення на зламах, а саме: розшарування, властиві їх докритичному стану, змінюються на крізьзеренні відколи. Це відбувається в точці біфуркації на кореляційній залежності, спільній для низки сталей незалежно від умов їх експлуатації.

Запропоновано мікрофрактографічний метод оцінювання технічного стану тривало експлуатованих вуглецевих сталей профільного прокату, який базується на побудові кореляційної залежності між зміною опору крихкому руйнуванню, зокрема ударною в'язкістю, і співвідношенням площ фрактографічних елементів окрихчення і в'язкого рельєфу. Критичний стан експлуатованих сталей обгрунтовано якісною зміною елементів окрихчення на зламах, а саме: розшарування, властиві їх докритичному стану, змінюються на крізьзеренні відколи. Це відбувається в точці біфуркації на кореляційній залежності, спільній для низки сталей незалежно від умов їх експлуатації.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.062.23-1

Шифр НБУВ: РА446224 Пошук видання у каталогах НБУВ