Глава 5
Интерактивный норматив «Живучесть паропроводов ТЭС»
Общие положения комплексной технологии определения меры повреждения и продления срока службы элементов паропроводов
Проблема обеспечения живучести элементов паропроводов ТЭС, работающих в условиях ползучести, является одной из сложнейших задач, возникающих при эксплуатации ТЭС.
Для решения этих задач создана и реализовала на двух стареющих ТЭС — Костромской и Рязанской ГРЭС — комплексная технология определения меры повреждения и продления срока службы элементов паропроводов — гибов и прямых труб (далее по тексту «Комплексная технология»).
Существенная особенность проблемы живучести этих элементов характеризуется тем, что все большая их часть, исчерпавшая свой предельный парковый ресурс, нуждается в определении индивидуального ресурса.
Принципиальным фактором, определяющим целесообразность плавного, поэтапного перехода на индивидуальный контроль с использованием комплексной технологии, является также совершенствование системы средств контроля.
Переход на индивидуальный контроль элементов паропроводов диктует необходимость обоснованного структурирования их по типам родственных семей. Например, такой семьей является группа гибов одного типоразмера, одной марки стали. Все члены этой семьи имеют подобную конструкцию и эксплуатируются в одинаковых условиях (одно время, близкие параметры теплоносителя и условия нагружения).
Одним из основных процессов, происходящих в металле элементов паропроводов, является развитие ползучести, сопровождаемое накоплением микроповреждения микропорами. Микроповрежденность является основным информативным параметром оценки состояния металла паропроводов.
В настоящее время разработаны различные методы оценки степени накопленной поврежденности микропорами металла. Одним из них является метод оптической микроскопии, позволяющий по плотности микропор, обнаруженных в металле гиба, определить остаточный ресурс и стадию ползучести данного металла. Помимо металлографического анализа используется и акустический метод оценки микроповрежденности металла, разработанный в Уралтехэнерго. В этом методе используется зависимость скорости ультразвуковых волн от степени поврежденности структуры металла микропорами ползучести.
Базируясь на перечисленных выше основных положениях по живучести элементов паропроводов, комплексная технология предусматривает выявление опасных участков, оптимизацию технологии неразрушающего контроля, контроль микроповреждения структуры в наиболее опасных зонах, определение на базе полученных результатов меры повреждения и индивидуального ресурса элементов.
Принципиальной особенностью применения комплексной технологии является ее интерактивность, т. е. органическая связь с компьютерной информационно-экспертной системой. Это позволяет повышать достоверность полученных решений по мере накопления результатов входного и эксплуатационного контроля, отраслевой базы повреждений элементов паропроводов, а также накопления результатов испытаний до разрушения гибов в отраслевом метролого-технологическом комплексе (ОМТК).
Таким образом, метрологические, технологические и нормативные аспекты комплексной технологии распространяются на всю систему паропроводных гибов и прямых труб ТЭС, эксплуатируемых в условиях ползучести.
Указанные аспекты комплексной технологии рассматриваются ниже.
Метрология
Одним из основных метрологических правил, определяющих тактику и стратегию контроля и восстановления живучести элементов паропроводов, является локальность повреждаемых зон.
Процесс контроля этих элементов включает три основные этапа:
первый — выявление микроповреждений и опасных зон, содержащих микроповреждения с применением технологий неразрушающего контроля.
второй — приготовление шлифов для контроля микроповреждений на поверхности элемента с помощью метода реплик или переносного микроскопа.
третий — определение микроповреждений на поверхности и по глубине поверхностного слоя.
Оценка состояния элементов, которая проводится с учетом результатов комплексного контроля, расчетов и экспертизы, характеризуется категориями опасности от 1 (безопасная ситуация) до 7 (возможность катастрофической аварии).
Полнота знаний о состоянии элементов паропроводов определяется объемом и степенью достоверности различных видов проведенного контроля и оценивается коэффициентом достоверности, который может изменяться от 0 до 100%.
Важнейшей структурной частью комплексной технологии является деление всех элементов паропроводов на «семьи»-группы.
По состоянию наиболее поврежденного и, как правило, наиболее обследованного элемента, входящего в «семью»-группу, уточняется категория опасности других элементов этой группы.
Для измерения степени деградации микроструктуры металла элементов паропроводов в процессе эксплуатации используется шкала категорий повреждения, содержащая эталоны, соответствующие определенным микро- и макродефектам.
Шкала составлена с учетом отечественного и зарубежного опыта контроля изменений микроструктуры жаропрочных паропроводных хромомолибденованадиевых сталей в процессе длительной эксплуатации. Помимо шкалы, при определении категорий повреждения микроструктуры металла элементов паропроводов используется также компьютерный атлас портретов микроструктуры.
Комплексная технология предусматривает регламентацию порядка, периодичности и объема эксплуатационного контроля элементов паропроводов как в пределах паркового ресурса, так и при продлении сроков эксплуатации сверх этого ресурса.
Неотъемлемой, существенной метрологической частью комплексной технологии является функционирующий на Костромской ГРЭС отраслевой метролого-технологический комплекс.
Результаты испытаний на этом комплексе натурных гибов с доведением их до разрушения позволяют увеличить достоверность измерений степени повреждения металла гибов, осуществляемых с помощью стандартных, усовершенствованных и новых технологий.
На ОМТК осуществляется испытание технологий восстановления живучести гибов путем удаления части поверхностного слоя, содержащего микроповреждения (микропоры, цепочки микропор, микро- и макротрещины).
Система технологий контроля состояния и восстановления живучести элементов паропроводов
Для выявления повреждений, проведения экспертизы и восстановления живучести элементов паропроводов, эксплуатируемых в условиях ползучести, применяется комплекс следующих технологий.
В исходном состоянии (до эксплуатации) проводятся: визуальный контроль (ВК); ультразвуковой контроль (УЗК), магнитопорошковая дефектоскопия (МПД) или вихретоковый контроль (ВТК); ультразвуковая толщинометрия (УЗТ), измерение овальности (ОВ); микроструктурный анализ (МА).
Эти же технологии контроля, а также контроль по аммиачному отклику детали (ДАО), измерение остаточной деформации (ОД) и микроструктурный мониторинг с помощью отбора микрообразцов (МО) и реплик (МР) и исследование металла контрольных вырезок осуществляются в процессе эксплуатации.
Более детальное описание применяемых технологий контроля элементов паропроводов приведено в гл. 1 и 4.
Система нормативов
Комплексная технология определения меры повреждения и продления срока службы элементов паропроводов реализуется в соответствии с системой нормативов, регламентирующих метрологические и технологические средства.
Основными нормативными документами являются [70] и [13]. Кроме этого, каждый вид контроля регламентируется дополнительными нормативными документами, действующими в сферах производства, изготовления, монтажа, эксплуатации гибов паропроводов. Ссылки на эти нормативы приведены при описании соответствующих технологий контроля.
Применительно к конструкции и условиям эксплуатации паропроводов Костромской ГРЭС — отраслевого образца стареющих ТЭС, разработана и осваивается «Инструкция по контролю металла и продлению срока службы гибов Костромской ГРЭС, эксплуатируемых в условиях ползучести».
Принципиальной особенностью этой Инструкции является ее интерактивность, т.е. органическая связь с компьютерной информационно-экспертной системой, которая включает всю необходимую информацию (паспортные данные, схемы и чертежи, условия эксплуатации, результаты эксплуатационного контроля) и позволяет определять регламент, объемы и сроки периодического контроля; объемы и сроки их возможной замены; формировать отчетную документацию. Это позволяет назвать ее интерактивным нормативом.
Выводы
- Комплексная технология содержит метрологические, технологические и нормативные аспекты и распространяется на всю систему гибов и прямых труб паропроводов ТЭС, эксплуатируемых в условиях ползучести.
- Принципиальной особенностью комплексной технологии является ее интерактивность, т. е. органическая связь с компьютерной информационноэкспертной системой, охватывающей ТЭС в целом.
- На Костромской ГРЭС комплексная технология регламентируется интерактивным нормативом — «Инструкция по контролю металла и продлению срока службы элементов паропроводов, эксплуатируемых в условиях ползучести»
