Стартовая >> Архив >> Генерация >> Оценка методов прогнозирования надежности сварных соединений паропроводов

Оценка остаточного ресурса по силовому фактору - Оценка методов прогнозирования надежности сварных соединений паропроводов

Оглавление
Оценка методов прогнозирования надежности сварных соединений паропроводов
Оценка остаточного ресурса по структурному фактору
Оценка остаточного ресурса по силовому фактору
Метод магнитной памяти
Расчетно-аналитический метод
Расчетные методы оценки остаточного ресурса, выводы
  1. Оценка остаточного ресурса по силовому фактору. Согласно методике оценки по силовому фактору, изложенной в [3, 4], остаточный ресурс оценивается сопоставлением остаточных долговечностей с расчетными значениями эквивалентных напряжений.

Рассмотрим метод оценки остаточного ресурса по силовому фактору на примере сварного соединения № 3 главного паропровода (трубы диаметром 377/257 мм, сталь 15Х1М1Ф), заваренного проволокой Св-08ХМФА, которое повредилось после наработки 124 тыс. ч с образованием продольной трещины длиной порядка 62% периметра сварного шва.
Зона термовлияния сварного соединения
Рис. 6. Зона термовлияния сварного соединения № 1, вид сверху, х 500

Рис. 7. Зона термовлияния сварного соединения № 8, поперечное сечение, х 500

Трещина развилась с наружной поверхности по высокотемпературной границе ЗТВ (рис. 2). Расчетом трассы на прочность, выполненным по программе “Рампа-90, версия 2.2.”, были получены следующие значения эквивалентных напряжений в районе сварного соединения № 3: σ№3 = 68,3 МПа. Из [4] взята диаграмма остаточной долговечности для труб из стали 15X1 ΜΙФ диаметром 245/155 мм с металлом шва 09Х1МФ при Т=545°С (рис. 8). Из рис. 8 видно, что при уровне эквивалентных напряжений σэкв = 68,3 МПа остаточный ресурс составляет примерно 250 тыс. ч. А фактически мы имеем разрушенный стык.

Рис. 8. Схема оценки остаточного ресурса по силовому фактору:
1 - сталь 12X1МФ; 2- сталь 15Х1М1Ф

В сварном соединении № 1 при расчете на прочность по программе “Рампа-90, версия 2.2.” эквивалентное напряжение составило Ϭэкв = 63 МПа. Остаточный ресурс будет порядка 300 тыс. ч, в то время как по результатам металлографического исследования состояние металла сварного стыка № 1 соответствует IVn стадии, для которой исчерпание ресурса составляет 80 - 90%.
В неразрушенном сварном соединении № 5 (из труб диаметром 377/257 мм, сталь 15X1 ΜΙФ), время наработки которого 117 тыс. ч, эквивалентные напряжения составляют σ = 85,5 МПа. Соответствующий им остаточный ресурс по рис. 8 будет примерно 100 тыс. ч. Анализ микроповреждаемости показал, что состояние металла сварного соединения № 5 соответствует концу 3п - началу IVn стадии по [2], для которых исчерпание ресурса будет 80%. Исходя из этого остаточный ресурс будет порядка 30 тыс. ч, что значительно ниже значения, определенного силовым методом.
В сварном соединении № 6 (из труб диаметром 377/257 мм, сталь 15Х1М1Ф), время наработки которого 138 тыс. ч, эквивалентные напряжения составляют = 69 МПа. По рис. 8 остаточный ресурс составляет примерно 220 тыс. ч.

Рис. 9. Схема оценки остаточного ресурса расчетно-аналитическим методом

Состояние металла сварного соединения соответствует 3п стадии по [2], исчерпание ресурса составляет 70%, согласно чему остаточный ресурс будет примерно 60 тыс. ч.


Рис. 10. Примеры оценки остаточного ресурса расчетно-аналитическим методом

Сварное соединение № 4, выполненное из труб диаметром 426/394 мм, сталь 12Х1МФ, повредилось после наработки 249 тыс. ч с образованием продольной трещины длиной порядка 20% периметра сварного шва по низкотемпературной границе ЗТВ (рис. 3). В результате расчета на прочность получены эквивалентные напряжения в районе сварного соединения № 4, значения которых оказались выше допускаемых напряжений для стали 12Х1МФ для 103 тыс. ч: σэкв№4 = 100,48 МПа более
[σ] = 93,0 МПа. Таким образом, разрушение сварного соединения связано с высоким уровнем эквивалентных напряжений, действующих на данном участке паропровода. Остаточный ресурс, оцененный по силовому фактору, составляет примерно 4-5 тыс. ч (рис. 8).
Метод по силовому фактору дает существенно завышенные значения остаточного ресурса. Реальная оценка остаточного ресурса происходит в случае действия эквивалентных напряжений выше допускаемых.



 
« Оценка безопасности объектов электроэнергетики   Парогенераторные установки атомных электростанций »
электрические сети