Стартовая >> Архив >> Генерация >> Водно-химические режимы и надежность металла энергоблоков 500 и 800 МВт

Работоспособность сварных соединений литого корпусного энергооборудования - Водно-химические режимы и надежность металла энергоблоков 500 и 800 МВт

Оглавление
Водно-химические режимы и надежность металла энергоблоков 500 и 800 МВт
Водное хозяйство блочных ТЭС
Способы обработки питательной воды
Изучение процесса образования отложений на теплопередающих поверхностях
Разработка новых схем обессоливания
Пути усовершенствования предочисток
Подготовка воды перед ионированием
Автоматизация установок предварительной очистки воды
Ионитное обессоливание добавочной воды
Термическое обессоливание добавочной воды
Загрязнение питательной воды энергоблоков продуктами коррозии
Способы и технологические схемы очистки турбинных конденсатов
Организация эксплуатационного химического контроля
Процесс формирования отложений по пароводяному тракту мощных энергоблоков
Химические очистки энергоблоков
Ускоренная отмывка энергоблоков при пуске из холодного состояния
Консервация оборудования
Солевые балансы  оборотных систем охлаждения
Предотвращение накипеобразования и коррозии в конденсаторах турбин
Коррозия медных  сплавов
Основные требования к материалам ответственных элементов энергооборудования блоков
Эксплуатационная надежность металла труб большого диаметра
Надежность металла поверхностей нагрева котлов
Структура и свойства материалов роторов мощных турбин
Конструктивно - технологическое оформление сварных соединений паропроводов
Эксплуатационная надежность сварных соединений паропроводов большого диаметра
Исследование и оценка надежности основного металла и сварных соединений центробежнолитых труб
Работоспособность сварных соединений литого корпусного энергооборудования
Ремон энергооборудования с применением сварки без последующей термообработки
Современные методы расчета на прочность оборудования энергоблоков
Влияние концентраторов напряжений на длительную прочность металла поверхностей нагрева и паропроводов
Конструкционная прочность сварных газоплотных панелей поверхностей нагрева энергоблоков 800 МВт
Работоспособность гибов трубопроводов большого диаметра
Расчет температурных перемещений паропроводов мощных энергоблоков
Обеспечение эксплуатационной надежности крупной пароводяной арматуры
Система контроля в процессе проектирования, изготовлении н эксплуатации
Современные методы неразрушающего контроля и их разрешающая способность
Совершенствование метода ультразвукового контроля дли оценки качества сварных соединений
Автоматизация контроля за сплошностью металла в условиях монтажа и эксплуатации
Разработка и внедрение перспективных методов контроля за сплошностью металла на электростанциях
Список литературы

Анализ работы паропроводов показывает, что больше всего повреждаются сварные соединения литых корпусных деталей (арматура, тройники, клапаны) из хромомолибденованадиевой стали. Характерны повреждения околошовной зоны (после 10—15 тыс. ч эксплуатации) и разупрочненного участка зоны термического влияния (ЗТВ) основного металла, расположенного на расстоянии 3—5 мм от линии сплавления (после 50—70 тыс. ч эксплуатации) .
Установлено, что трещины по околошовной зоне (зоне перегрева) развиваются по границам первичных зерен и, как правило, берут начало от концентраторов напряжений: вершины углового шва, подреза, непровара или шлакового включения. Причины возникновения такого вида повреждений — низкие пластические свойства металла околошовной зоны, нарушения режимов термической обработки и значительные изгибающие напряжения при работе паропровода.
Разрушение мягкой прослойки связано с резким снижением прочностных свойств металла в зоне термического влияния. Находясь в условиях объемного напряженного состояния, мягкая прослойка в процессе длительной эксплуатации склонна к хрупкому разрушению. Мягкая прослойка возникает при сварке в процессе нагрева участка зоны термического влияния в межкритическом интервале температур, в результате чего происходит обеднение твердого раствора легирующими элементами. Уменьшение предела прочности мягкой прослойки может достигать 50% по сравнению с уменьшением прочности основного металла.

Химический состав, %, сталей 15Х1М1ФЛ и 15Х1М1ФШ

Т а блица 7-3
Содержание неметаллических включений в ста лях 15Х1М1ФШ и 15Х1М1ФЛ

Были проведены исследования, направленные на повышение надежности сварных соединений литых деталей паропроводов мощных энергоблоков. Основная идея заключалась в применении стали повышенной частоты (рафинированного состава) с высокой пластичностью при сохранении необходимых жаропрочных свойств. С этой целью была выбрана сталь 15Х1М1ФШ (электрошлакового литья ЭШЛ), которую сопоставляли со сталью 15Х1М1ФЛ (обычного литья) (табл. 7-2 и 7-3). Основное внимание при исследовании уделялось изучению свойств околошовной зоны — потенциального очага хрупкого разрушения сварной конструкции, при этом исследовались механические свойства, вязкость разрушения и малоцикловая усталость. Испытанию подвергались образцы, моделированные по термическому циклу сварки, и образцы, вырезанные из реальных сварных соединений. Сварные кольцевые швы труб диаметром 245X45 мм (длина свариваемых патрубков по 150 мм) из сталей 15Х1М1ФЛ и 15Х1М1ФШ сваривались ручной дуговой сваркой электродами ЦЛ-20М с погонной энергией 8—10 ккал/см и подвергались отпуску согласно [7-2] при 720—740°С в течение 3 ч.
Механические свойства околошовной зоны определялись путем испытания моделированных образцов, поскольку в реальном сварном соединении эту задачу решить чрезвычайно сложно из-за ограниченной ширины околошовной зоны (десятые доли миллиметра). Моделирование околошовной зоны по задаваемому термическому циклу сварки проводилось путем нагрева на установке ИМЕТ—ЦНИИЧЕРМЕТ образцов цилиндрической формы диаметром 15 и длиной 80 мм до 1300°С и последующего охлаждения в струе воздуха со скоростью 10—12°С ниже Лсэ. Затем часть образцов подвергали термической обработке по режиму, соответствующему термической обработке реальных сварных соединений.
Как показали результаты испытаний (табл. 7-4), пластические свойства, а следовательно, и деформационная способность околошовной зоны сварных соединений стали 15Х1М1ФШ в 2 раза выше, чем 15Х1М1ФЛ.

Таблица 7-4
Механические свойства металлла околошовной зоны

Для изучения сопротивления сварных соединений хрупкому разрушению применялся метод определения критической температуры хрупкости при ударном изгибе. За критерий критической температуры хрупкости (хр принимали 50% вязкой составляющей в изломе образца. Было установлено, что (хр околошовной зоны литого электрошлакового металла соответствует 10°С, а околошовной зоны металла обычной выплавки 35°С.
Для количественной оценки хрупкой прочности сварных соединений использовался критерий механики разрушения — критическое раскрытие трещины. Испытаниям подвергались образцы 15χ15χ Х150 мм с надрезом в околошовной зоне, острота которых приближалась к критической (г=0,03 мм). Образцы испытывали на трехточечный статический изгиб при 20°С и скорости нагружения 1 мм/мин.
Критическое раскрытие трещины определяли прямым измерением на инструментальном микроскопе УИМ-21 как разность замеров в надрезе до и после испытаний, а также путем расчета по формуле Форда [7-5]. Результаты испытаний показали, что критическое раскрытие трещины в металле электрошлаковой выплавки в 1,5 раза выше, чем в металле обычной выплавки, и составляет соответственно 0,63 и 0,46 мм. Это указывает на более высокую сопротивляемость хрупким разрушениям сварных соединений стали 15Х1М1ФШ по сравнению с 15Х1М1ФЛ.
Исследование малоцикловой усталости сварных соединений выполнялось на специально разработанном стенде, позволяющем проводить испытания но режиму «жесткого» нагружения (e0=const) при чистом изгибе с изменением частоты от 2 до 60 циклов/ч с обеспечением четырехточечного симметричного изгиба образца при «пилообразном» и «трапецеобразном» циклах нагружения. При испытаниях по пилообразному циклу оценивалось влияние скорости нагружения па долговечность, а по трапецеобразиому — влияние выдержек при нагружении.
Испытания проводились при 565“С на образцах цилиндрической формы с кольце- ным надрезом в околошовной зоне. Надрез использовался для оценки долговечности околошовной зоны и установления влияния концентраторов.
Из полученных результатов (рис. 7-8) видно, что сопротивление малоцикловой усталости околошовной зоны сварных соединений стали 15Х1М1ФШ при любом цикле нагружения в 1,5—2 раза выше, чем 15Х1М1ФЛ.
При переходе с «пилообразного» на «трапецеобразпый» цикл нагружения, т. е. с частоты 60 на 2 цикла/ч, отмечалось общее снижение долговечности металла. Это объясняется тем, что с ростом продолжительности выдержки цикла при высокой температуре повреждаемость металла увеличивается уже за счет двух факторов: усталости и ползучести.
Проведенный комплекс исследований показал перспективность применения для корпусных изделий паропроводов хромомолибденованадиевой стали электрошлаковой выплавки (15Х1М1ФШ). Эта сталь существенно повышает работоспособность сварных соединений, предупреждая хрупкое повреждение околошовной зоны при наиболее неблагоприятных условиях работы (статического изгиба и малоцикловой усталости при наличии концентратора напряжений).
Корпуса опытно-промышленных задвижек из стали 15Х1М1ФШ со сварными соединениями успешно эксплуатируются в теплоэнергетике.


Рис. 7-8. Малоцикловая усталость сварных соединений сталей 15Х1М1ФШ и 15Х1М1ФЛ. X, □ — околошовная зона сталей соответственно 15Х1М1ФШ и 15Х1М1ФЛ для F=60 цкклов/ч; то же для F= 2 цикла/ч.



 
« Внедрению установок для шариковой очистки конденсаторов паровых турбин   Возможность эксплуатации котла ТП-170 на пониженных параметрах перегретого пара »
электрические сети