- 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.
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.
