Этот вид исследования проводится для оценки состояния элементов паропроводов и их пригодности для дальнейшей эксплуатации. Технология исследования регламентирована [13].
Вырезку для исследования длительно эксплуатировавшегося металла рекомендуется проводить из гиба с наибольшей категорией опасности из числа входящих в семью родственных гибов: одного типоразмера, из одной стали, с близкими условиями эксплуатации.
Обычно для вырезки следует выбирать гиб, категория опасности которого, определенная в результате экспертизы, не ниже 6 (см. гл. 5).
При невозможности вырезки гиба целиком допускается проводить оценку изменения свойств металла вырезанного прямого участка гиба одновременно с обязательной оценкой категории повреждения микроструктуры в растянутой зоне гиба неразрушающими методами (с помощью реплик или отбора микрообразцов).
Длина вырезанного трубного элемента должна быть не менее 300 мм. Заготовки образцов для механических испытаний и металлографических исследований вырезаются в поперечном направлении. Образцы для испытаний на длительную прочность располагаются вдоль трубного элемента.
При исследовании металла вырезки определяются:
- химический состав металла, в том числе содержание легирующих элементов в карбидах;
- твердость (НВ) металла по поперечному сечению;
- механические свойства металла при комнатной и рабочей температурах;
- микроструктура металла и наличие неметаллических включений по толщине стенки трубы;
- микротвердость по толщине стенки трубы;
- жаропрочные свойства.
Испытания на длительную прочность и ползучесть проводятся в соответствии с [100] для получения количественных оценок длительной прочности и ползучести. Решение о необходимости проведения указанных испытаний принимает специализированная организация.
Исследование микроповрежденности проводится на образцах из вырезанного участка по всей толщине стенки трубы.
При оценке результатов исследования металла вырезки рекомендуется использовать следующие критерии:
- механические свойства сталей должны удовлетворять требованиям технических условий на поставку. После 100 тыс. ч эксплуатации допускается снижение прочностных характеристик (временное сопротивление разрыву и предел текучести на 30 МПа и ударной вязкости на 15 кДж/м2 по сравнению с минимально допускаемыми значениями для сталей в исходном состоянии;
- предел текучести должен быть не ниже 180 МПа для стали 12Х1МФ и не ниже 200 МПа для стали 15Х1М1Ф при температуре испытания 550 °C.
Усовершенствованная технология определения меры повреждения и выбора регламента контроля гибов паропроводов (на примере систем паропроводов Костромской ГРЭС).
Реализуется последовательность следующих операций:
- объединение в группы (подгруппы — семьи) систем гибов паропроводов со сходными или близкими основными показателями (табл. 1.21);
- экспертиза с помощью системы гармонизации решений гибов, входящих в намеченные группы, семьи;
- уточнение по результатам экспертизы состава групп, семей, выбор наиболее опасных семей, групп;
- выбор контрольной группы гибов в каждой семье;
- определение меры повреждения гибов контрольной группы с помощью комплексной технологии неразрушающего контроля, в том числе выделение опасных зон с применением технологий ВТК, ДАО и УЗК и измерение микроповрежденности металла гибов в опасных зонах методами микроструктурного анализа с помощью реплик, переносного микроскопа, выборки микрообразцов;
- выбор из состава контрольной группы гибов, подлежащих демонтажу и последующему исследованию с применением методов разрушающего контроля;
- исследование структуры и свойств металла демонтированных гибов по специальной программе, в том числе для достоверного определения характера микроповреждения по толщине стенки в различных зонах гибов.
Выводы
- Определение меры повреждения элементов паропроводов (прямых труб и гибов) в процессе эксплуатации может осуществляться только с помощью комплексной технологии неразрушающей дефектоскопии.
- Особая роль в комплексной технологии отводится микроструктурному мониторингу, который проводится методами световой микроскопии путем снятия реплик, отбора микрообразцов, с помощью переносного микроскопа.
Таблица 1.21. Структурная схема групп (подгрупп) гибов систем паропроводов Костромской ГРЭС, эксплуатируемых при температуре > 450 °C (в условиях ползучести)
Группа 1. Гибы паропроводов, выполненные из стали 12X1 МФ и эксплуатируемые при температуре 490-520 °C и давлении 26,0 МПа
1.1 | Перепускные трубы из ширм в КПП ВД, 0159 х 22 мм, блоки 1-4, котлы ТГМП-114 |
1.2 | Перепускные трубы от выходных камер КПП ВД I ст. до входных камер КПП ВД I ст., 0159 х 22 мм, блоки 1-4, котлы ТГМП-114 |
1.3 | Перепускные трубы от ШПП II ст. до пароохладителя II ст., 0133 х 22 мм, блоки 5-8, котлы ТГМП-314 |
1.4 | Перепускные паропроводы от пароохладителя II ст. до входных коллекторов КПП ВД, 0159 х 18 мм, блоки 5-8, котлы ТГМП-314 |
1.5 | Перепускные трубы от КПП ВД-П к паросборной камере 0159x32 мм, блок 9, котел ТГМП-1202 |
Группа 2. Гибы паропроводов, выполненные из стали 15Х1М1Ф и эксплуатируемые при температуре 530-550 °C и давлении 22,7-26,0 МПа
2.1 | Паропроводы от выходных камер КПП ВД I ст. до выходных камер II ст., 0273 х 50 мм, блоки 1-4, котлы ТГМП-114 |
2.2 | Паропроводы свежего пара, 0245 х 45 мм, блоки 1-4 |
2.3 | Паропроводы свежего пара, 0326 х 60 мм, блоки 5-8 |
2.4 | Паропроводы свежего пара к БРОУ, 0245 х 45 мм, блоки 1-4 |
2.5 | Паропроводы свежего пара, 0325 х 60 мм, блок 9 |
2.6 | Паропроводы свежего пара, 0377 х 60 мм, блок 9 |
2.7 | Паропроводы свежего пара к БРОУ и ПСБУ, 0325 х 60 мм, 0245 х 45 мм, блок 9 |
Группа 3. Гибы паропроводов, выполненные из стали 15Х1М1Ф и эксплуатируемые при температуре 550 °C и давлении 22,0 МПа
3.1 | Перепускные трубы от клапанов автоматического затвора к ЦВД, 0168 х 32 мм, блоки 1-4 |
3.2 | Перепускные трубы от клапанов автоматического затвора к ЦВД, 0168 х 32 мм, блоки 5-8 |
Группа 4. Гибы паропроводов, выполненные из стали 15Х1М1Ф и эксплуатируемые при температуре 550 °C и давлении 3,0-3,35 МПа
4.1 | Паропроводы горячего промперегрева 0426 х 20 мм, 0426 х 19 мм, 0426 х 16 мм, блоки 1-4 |
4.2 | Перепускные трубы вторичного пароперегревателя, блоки 1-4, 0426 х 20 мм, котлы ТГМП-114 |
Группа 5. Штампосварные колена Ду = 700 мм, выполненные из стали 15Х1М1Ф и эксплуатируемые при температуре 545 °C и давлении 4,8 МПа
5.1 Паропроводы горячего промперегрева, 0720 х 25 мм, блок 9
- Результаты микроструктурного анализа используют как один из основных критериев при определении категории опасности и доли исчерпания ресурса элементов паропроводов, а также при выборе регламента их последующего контроля.
- Необходимо дальнейшее совершенствование комплекса технологий неразрушающего контроля гибов паропроводов для определения местоположения опасных зон, где в процессе эксплуатации должен осуществляться микроструктурный мониторинг.
