Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла

Потерю трудоспособности деградированного металла оценивали из разных зон эксплуатируемого (2-105 ч) и модельного (ремонтного) сварных соединений паропроводов острого пара ТЭС. Установлено, что текущее состояние эксплуатируемого основного металла можно оценивать лишь по локальным (кратковременная тре...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2007
Автори:	Никифорчин, Г.Н., Студент, О.З., Степанюк, С.М., Марков, А.Д.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2007
Назва видання:	Автоматическая сварка
Теми:	Производственный раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99417
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла / Г.Н. Никифорчин, О.З. Студент, С.М. Степанюк, А.Д. Марков // Автоматическая сварка. — 2007. — № 6 (650). — С. 36-41. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99417
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-994172016-04-29T03:02:17Z Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла Никифорчин, Г.Н. Студент, О.З. Степанюк, С.М. Марков, А.Д. Производственный раздел Потерю трудоспособности деградированного металла оценивали из разных зон эксплуатируемого (2-105 ч) и модельного (ремонтного) сварных соединений паропроводов острого пара ТЭС. Установлено, что текущее состояние эксплуатируемого основного металла можно оценивать лишь по локальным (кратковременная трещиностойкость), а металла шва еще и по интегральным (прочность, пластичность, твердость) механическим показателям. Показано, что механические свойства металла шва при эксплуатации ухудшаются интенсивнее по сравнению с основным металлом. Рекомендовано учитывать выявленные особенности деградации металла сварных соединений при оценке текущего состояния металла шва и определении остаточного ресурса сварных конструкций. Loss of service properties of degraded metal was evaluated from different zones of the operating (~ 2⋅105 h) and model (repair) welded joints of НPS live steam lines. It is established that the current condition of the base metal in operation can be evaluated only by local (short-term crack resistance), and that of the weld metal also by integral (strength, ductility, hardness) mechanical indices. It is shown that the mechanical properties of the weld metal deteriorate more intensively in operation, compared to the base metal. It is recommended to allow for the revealed features of degradation of the welded joint metal at evaluation of the current condition of the weld metal and determination of the residual life of welded structures. 2007 Article Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла / Г.Н. Никифорчин, О.З. Студент, С.М. Степанюк, А.Д. Марков // Автоматическая сварка. — 2007. — № 6 (650). — С. 36-41. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99417 621.181:669.018 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производственный раздел Производственный раздел
spellingShingle	Производственный раздел Производственный раздел Никифорчин, Г.Н. Студент, О.З. Степанюк, С.М. Марков, А.Д. Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла Автоматическая сварка
description	Потерю трудоспособности деградированного металла оценивали из разных зон эксплуатируемого (2-105 ч) и модельного (ремонтного) сварных соединений паропроводов острого пара ТЭС. Установлено, что текущее состояние эксплуатируемого основного металла можно оценивать лишь по локальным (кратковременная трещиностойкость), а металла шва еще и по интегральным (прочность, пластичность, твердость) механическим показателям. Показано, что механические свойства металла шва при эксплуатации ухудшаются интенсивнее по сравнению с основным металлом. Рекомендовано учитывать выявленные особенности деградации металла сварных соединений при оценке текущего состояния металла шва и определении остаточного ресурса сварных конструкций.
format	Article
author	Никифорчин, Г.Н. Студент, О.З. Степанюк, С.М. Марков, А.Д.
author_facet	Никифорчин, Г.Н. Студент, О.З. Степанюк, С.М. Марков, А.Д.
author_sort	Никифорчин, Г.Н.
title	Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла
title_short	Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла
title_full	Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла
title_fullStr	Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла
title_full_unstemmed	Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла
title_sort	оценка технического состояния сварных соединений паропроводов тэс с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Производственный раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99417
citation_txt	Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла / Г.Н. Никифорчин, О.З. Студент, С.М. Степанюк, А.Д. Марков // Автоматическая сварка. — 2007. — № 6 (650). — С. 36-41. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT nikiforčingn ocenkatehničeskogosostoâniâsvarnyhsoedinenijparoprovodovtéssučetomvodorodnojdegradaciiékspluatiruemogometalla AT studentoz ocenkatehničeskogosostoâniâsvarnyhsoedinenijparoprovodovtéssučetomvodorodnojdegradaciiékspluatiruemogometalla AT stepanûksm ocenkatehničeskogosostoâniâsvarnyhsoedinenijparoprovodovtéssučetomvodorodnojdegradaciiékspluatiruemogometalla AT markovad ocenkatehničeskogosostoâniâsvarnyhsoedinenijparoprovodovtéssučetomvodorodnojdegradaciiékspluatiruemogometalla
first_indexed	2025-07-07T07:57:57Z
last_indexed	2025-07-07T07:57:57Z
_version_	1836974161753276416
fulltext	УДК 621.181:669.018 ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПАРОПРОВОДОВ ТЭС С УЧЕТОМ ВОДОРОДНОЙ ДЕГРАДАЦИИ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО МЕТАЛЛА* Г. Н. НИКИФОРЧИН, О. З. СТУДЕНТ, доктора техн. наук (Физико-механический ин-т им. Г. В. Карпенко НАН Украины), С. М. СТЕПАНЮК, канд. техн. наук, А. Д. МАРКОВ, инж. (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины) Потерю трудоспособности деградированного металла оценивали из разных зон эксплуатируемого (~2⋅105 ч) и мо- дельного (ремонтного) сварных соединений паропроводов острого пара ТЭС. Установлено, что текущее состояние эксплуатируемого основного металла можно оценивать лишь по локальным (кратковременная трещиностойкость), а металла шва, кроме того, еще и по интегральным (прочность, пластичность, твердость) механическим показателям. Показано, что механические свойства металла шва при эксплуатации ухудшаются интенсивнее по сравнению с основ- ным металлом. Рекомендовано учитывать выявленные особенности деградации металла сварных соединений при оценке текущего состояния металла шва и определении остаточного ресурса сварных конструкций. К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая сварка, паропровод ТЭС, деградация металла, водородное охрупчивание, сварное сое- динение, металл шва, кратковременная трещиностойкость, интегральные механические характеристики Для Украины в настоящее время оценка работос- пособности теплоэнергетического оборудования особенно важна. Во-первых, по состоянию на ко- нец 2005 г. количество блоков ТЭС со сроком эксплуатации свыше 30 лет составило около 80 % [1], поэтому для обоснования периодичности их обследований и возможности дальнейшей эксплу- атации необходимо достоверно оценить текущее состояние деградированного в эксплуатационных условиях металла. Во-вторых, при монтаже любых крупногабаритных объектов нельзя обойтись без сварных соединений (CC), а статистика эксплу- атационных повреждений свидетельствует, что именно они часто оказываются наиболее уязви- мым звеном конструкций. Методология оценки текущего состояния эк- сплуатируемого металла должна учитывать наи- большее количество факторов, которые влияют на его работоспособность. Это прежде всего влияние остановок и запусков оборудования при работе блоков ТЭС, что сопровождается нагревом и ох- лаждением элементов конструкций с соответству- ющим возникновением термических напряжений. Вместе с рабочими напряжениями они могут дос- тигать сверхкритического уровня [2–4]. Кроме то- го, в СС крупногабаритных конструкций не всегда можно избежать микродефектов. При одновре- менном влиянии высоких напряжений и техно- логических сред (пара или воды высоких темпе- ратуры и давления) они могут превращаться в мак- ротрещины [5]. Результаты исследований свойств эксплуатируемого металла (свыше 2⋅105 ч) свиде- тельствуют, что разрушение паропроводов часто возникает даже вопреки сохранению на удовлет- ворительном уровне характеристик прочности и ударной вязкости [3, 4]. Поскольку причиной яв- ляется значительное снижение трещиностойкости [6–9], то в первую очередь именно этот фактор следует учитывать при определении работоспо- собности паропроводов. Эксплуатация их при тем- пературе 540 °С и давлении пара до 22 MПa, а также расположение вне границ котла делает сквозные повреждения паропроводов особо опас- ными для персонала. Периодический ультразву- ковой контроль СС позволяет обнаруживать и ус- транять поврежденные участки. Вследствие мак- ронеоднородности структуры и химического сос- тава металл СС особенно уязвимым к совмест- ному продолжительному влиянию высокотемпе- ратурной среды и нагрузкам [3]. Микропустоты в металле шва (МШ) [2] и структурные дефекты являются энергетически удобными ловушками для локализации водорода, который попадает в металл во время сварочных работ [6], а также из технологической среды [4]. Известно [4], что ло- кальная концентрация водорода вблизи поверх- ностей изломов из поврежденных в процессе эк- сплуатации элементов паропроводов на порядок выше средней концентрации в деградированном © Г. Н. Никифорчин, О.З. Студент, С.М. Степанюк, А.Д. Марков, 2007 * Статья подготовлена по результатам выполнения целе- вой комплексной программы НАН Украины «Проблемы ресурса и безопасности эксплуатации конструкций, соору- жений и машин» (2004–2006 гг.). 36 6/2007 металле, что свидетельствует о необходимости учета водородного фактора при развитии повреж- дения металла. Целью настоящей работы является оценка ме- ханических свойств металла из разных зон СС после эксплуатации на паропроводе ТЭС и срав- нение эксплуатируемого и неэксплуатируемого металла относительно склонности к водородному охрупчиванию. Объект и методики исследований. Исследо- ван металл из разных зон СС труб из стали 15Х1М1Ф, внешний диаметр и толщина стенки которых составляли соответственно 325 и 60 мм. Одно СС вырезали из паропровода ТЭС после эксплуатации в течение 19⋅104 ч, другое — из не- эксплуатируемого (ремонтного) СС. Оба СС были получены многопроходной электродуговой свар- кой с соблюдением технологического регламента на ведение соответствующих работ. Ремонтным СС моделировали замену поврежденного участка трубы на неэксплуатируемую трубу. В этом СС с одной стороны был эксплуатируемый основной металл (ОМ), а с другой — неэксплуатируемый ОМ. МШ такого СС не эксплуатировался, поэтому условно его считали как МШ в исходном состо- янии и сравнивали его свойства с МШ после эк- сплуатации. Химический состав ОМ и МШ, эк- сплуатируемого и неэксплуатируемого СС, при- веден в таблице. Состояние металла оценивали по показателям, предусмотренным действующими нормативными документами (твердость HRB, характеристики прочности и пластичности), а также статической трещиностойкости. Гладкие цилиндрические об- разцы диаметром рабочей части 3 мм, ориенти- рованные поперек стенки трубы, растягивали на машине УМЕ-10ТМ при скорости перемещения активного зажима 3⋅10–3 с–1. Образцы предвари- тельно электролитически наводороживали в элек- тролите (5%-й раствор H2SO4 в воде с добав- лением 0,05 % тиосульфата натрия) в течение 15 мин при плотности тока 0,05 А/см2. Одну часть нагружали до разрушения при условии наводо- роживания, а другую — без наводороживания на воздухе. Статическую трещиностойкость при ак- тивной нагрузке (критическое значение J-интег- рала JIc) оценивали в соответствии с требованиями [7] на одном образце, многократно частично раз- гружая его. Фрактографические исследования из- ломов образцов после испытаний проводили на сканирующем микроскопе. Результаты и их обсуждение. В исходном сос- тоянии твердость МШ ремонтного СС выше твер- дости ОМ (рис. 1), что удовлетворяет требованиям действующих нормативных документов. Посколь- ку твердость исследуемого СС из эксплуатируе- мого паропровода перед эксплуатацией неизвес- тна, предполагали, что она одного порядка с твер- достью ремонтного СС и выше твердости ОМ. После продолжительной эксплуатации твер- дость ОМ с обеих сторон СС почти не изменилась, что указывает на низкую чувствительность ин- тегральных механических характеристик прочнос- ти и твердости к деградации низколегованных теп- лостойких сталей [8]. Вместе с тем зафиксировано существенное уменьшение твердости МШ (приб- лизительно от HRB 100 в исходном состоянии про- тив HRB 75 после эксплуатации). Это дает осно- вания утверждать, что такой интегральный пока- затель, как твердость является достаточно чувс- твительным к высокотемпературной деградации, лишь когда она происходит с высокой интенсив- ностью во времени и достигает уровня твердости эксплуатируемого МШ, т. е. становится уже не- допустимо ниже твердости ОМ. Полученные ре- Химический состав металла из разных зон ремонтного и эксплуатируемого СС, % Металл СС C Cr Mo V Ni Mn Si Cu S P Ti Al Co Эксплуатируемый: МШ 0,050 1,06 0,68 0,20 0,18 1,09 0,344 0,21 0,016 0,031 0,002 0,0122 0,016 ОМ 0,154 1,33 1,02 0,26 0,17 0,59 0,423 0,20 0,011 0,021 0,002 0,0167 0,015 Ремонтный: неэксплуатируемый ОМ 0,157 1,39 0,97 0,29 0,20 0,91 0,296 0,22 0,017 0,021 0,001 0,0114 0,017 эксплуатируемый ОМ 0,136 1,33 1,02 0,25 0,12 0,75 0,285 0,02 0,012 0,027 0,003 0,0440 0,009 неэксплуатированный МШ 0,090 1,13 0,57 0,19 0,07 0,69 0,184 0,10 0,009 0,021 0,030 0,0113 0,010 Рис. 1. Твердость HRB поперек эксплуатируемого (1) и неэк- сплуатируемого (2) СС 6/2007 37 зультаты также свидетельствуют о том, что имен- но МШ (сравнительно с ОМ) является особенно чувствительным к высокотемпературной дегра- дации. В ходе исследований кратковременной трещи- ностойкости разных зон СС [9], включая зону тер- мического влияния (ЗТВ), установлено (рис. 2), что МШ и ЗТВ в ремонтном СС со стороны не- эксплуатируемого ОМ имеют наибольшие значе- ния JIc по сравнению с ОМ и ЗТВ со стороны эксплуатируемого металла. Следовательно, МШ перед эксплуатацией имеет наилучшие свойства не только по твердости, но и по трещиностой- кости, которая во всех зонах эксплуатируемого СС является более низкой по сравнению с ре- монтным СС. Однако максимальное ее уменьше- ние зафиксировано именно для МШ, что согла- суется с результатами измерения твердости и под- тверждает, что именно МШ присуща наивысшая склонность к деградации во время продолжитель- ной эксплуатации. Таким образом, вследствие деградации МШ в эксплуатационных условиях снижаются и твер- дость, и кратковременная трещиностойкость. Если предположить, что прочность (твердость, как обычно, коррелирует с прочностью) характеризу- ет сопротивление вязкому, а трещиностойкой- сть — сопротивление хрупкому разрушению, то зафиксированное снижение твердости эксплуати- руемого МШ свидетельствует о его малом соп- ротивлении вязкому, а трещиностойкость — хруп- кому разрушению. Следовательно, более интен- сивная деградация МШ при эксплуатации может облегчать разрушение сварных конструкционных элементов как по вязкому, так и хрупкому ме- ханизмам. Более интенсивную деградацию МШ подтвер- ждают также фрактографические исследования изломов образцов, испытанных на трещиностой- кость [9]. Образование (старт) трещины в МШ ремонтного и эксплуатируемого СС происходит по вязкому механизму путем образования, роста и объединения микропустот. Напротив рельеф- ность деталей излома в эксплуатируемом МШ су- щественно меньше, а количество элементов скола и вторичного растрескивания с увеличением тре- щины возрастает (рис. 3, б, в). Все это признаки уменьшения энергозатрат на разрушение, которые согласуются с результатами испытаний на тре- щиностойкость. Рис. 2. Трещиностойкость JIc эксплуатируемого (светлые столбики) и неэксплуатируемого (темные) металла из разных зон СС: 1, 5 — ОМ по разные стороны ремонтного (1 — эксплуатируемый, 5 — неэксплуатируемый) и эксплуатируе- мого СС; 2, 4 — ЗТВ; 3 — МШ Рис. 3. Фрактографические особенности изломов после испытаний на статическую трещиностойкость МШ (а–в), ЗТВ (г, д), ОМ (е): а, г — ремонтное СС; б–е — эксплуатируемое СС 38 6/2007 Для обоих СС (в ремонтном СС со стороны эксплуатируемого ОМ) старт трещины в ЗТВ про- исходит также на основе вязкого механизма с об- разованием характерной зоны вытягивания. Тем не менее после незначительного роста трещины разрушение происходит межзеренно с глубокими вторичными микротрещинами (рис. 3, г, д). Боль- шие конгломераты зерен формируют грубый рель- еф, а на межзеренных фасетках идентифициру- ются следы локальной пластической деформации в виде гребней отрыва. Классический вязкий излом в неэксплуатиру- емом ОМ изменяется на классический механизм скоса с образованием веерообразных рельефов на фасетках сколов в эксплуатируемом (рис. 3, е). Последнее вместе с фрактографическими особен- ностями разрушения ЗТВ свидетельствует о на- иболее низких энергозатратах на разрушение, что, вероятно, связано не только с деградацией ме- талла, но и с влиянием водорода, который нако- пился в нем при эксплуатации. По результатам испытаний на воздухе гладких образцов, вырезанных из разных зон ремонтного и эксплуатируемого СС, установлено, что харак- теристики прочности σ0,2, σв и пластичности ψ в ОМ после эксплуатации остаются практически неизменными (рис. 4, а–в), что согласуется с ре- зультатами [8] о слабой чувствительности интег- ральных показателей работоспособности к изме- нению состояния металла вследствие деградации в эксплуатационных условиях. После эксплуа- тации характеристики прочности металла ЗТВ немного уменьшаются. Однако больше всего сни- жаются характеристики прочности и пластичнос- ти именно для МШ (σ0,2 — на 53 %, σв — на 37 % и у ψ — на 28 %). Причем, если прочность МШ в исходном состоянии выше, чем для ОМ, и удовлетворяет технологическим требованиям сварочных работ, то после эксплуатации харак- теристики прочности МШ ниже значений ОМ, что делает их дальнейшую эксплуатацию не допус- тимой. Эти результаты согласуются с данными измерений твердости СС, поэтому можно утвер- ждать, что в отличие от ОМ характеристики проч- ности МШ более чувствительны к высокотемпе- ратурной водородной деградации. Кроме того, они также подтверждают более интенсивную дегра- дацию МШ по сравнению с другими зонами СС. Влияние наводороживания на свойства метал- ла из разных зон ремонтного (рис. 4, г) и экс- плуатируемого (рис. 4, д) СС оценивали по коэф- фициенту α, который характеризует относитель- ное изменение соответствующих показателей прочности и пластичности в течение электроли- тического наводороживания, а также на воздухе. Наводороживание несколько снижает границу прочности металла практически у всех зон и ре- монтного, и эксплуатируемого СС. И наоборот, после наводороживания граница текучести σ0,2 металла в большинстве зон СС несколько повы- Рис. 4. Механические свойства металла из разных зон ремонтного (темные столбики) и эксплуатируемого (светлые) СС при испытаниях на воздухе (а–в) и сравнение механических свойств разных зон ремонтного (г) и эксплуатируемого (д) СС по коэффициенту влияния наводороживания α, как соотношение соответствующих показателей для наводороженного и ненаводороженного металла (обозначение 1–5 зон СС см. на рис. 2) 6/2007 39 шается. Не обнаружено влияния наводороживания лишь на уровень σ0,2 МШ ремонтного СС (рис. 4, г) и ОМ эксплуатируемого СС (рис. 4, д). Только относительное сужение ψ для всех зон без иск- лючения и в эксплуатируемом, и в ремонтном СС под влиянием наводороживания извне однознач- ное и существенно снижается. Отметим, что вследствие наводороживания относительное изме- нение интегральных показателей прочности и пластичности является практически величиной одного порядка для соответствующих зон эксплу- атируемого и ремонтного СС. Таким образом, по изменению коэффициента α практически нельзя оценить изменение состояния деградированного металла, что обусловлено электролитическим на- водороживаниям образцов как перед, так и во вре- мя испытания. Это обеспечило влияние водорода и в зоне объемного растяжения в центральной час- ти разреза образца (внутренний водород), и со стороны образующей поверхности образца (внеш- ний водород). Возможно при используемом режиме наводо- роживания энергозатраты на зарождение локаль- ных повреждений от образующей поверхности об- разцов из эксплуатируемого и неэксплуатируемо- го металла практически не отличаются, поскольку стимулируется разрушение от поверхности образ- цов практически идентичными потоками водорода вдоль линий скольжения. Фрактографический анализ (рис. 5) изломов образцов при электроли- тическом наводороживании подтверждает, что практически во всех случаях (независимо от того, из какой зоны СС взят металл) наблюдалось много локальных зародышей разрушения от боковой по- верхности образцов, которые в процессе растя- жения сливались между собой путем вяжущего разрушения перегородок между ними. В сердце- вине излома несмотря на вязкие элементы ямоч- ного рельефа кое-где встречаются хрупкие учас- тки в виде круга с большой ямкой по центру и характерной радиальной ориентацией гребней от- рыва, которые разделяют участки локальных ско- лов в параллельных, но удаленных в пространстве плоскостях (рис. 5, а). Эти элементы могут быть проявлением внутреннего водорода, который, мигрируя в область объемно-напряженного сос- тояния, молизируется на дефектах, создает высо- кое давление, которое приводит к таким локаль- ным разрушениям. Для проверки этой гипотезы исследовали по- верхности изломов образцов из разных зон СС, испытанных после предварительного электроли- тического наводороживания, но на воздухе. При этом исключили попадание водорода в металл вдоль полос скольжения и имели влияние лишь внутреннего водорода. Результаты наблюдений подтвердили, что вопреки макровязкому характе- ру излома типа чашка–конус в его центральной части наблюдали на фоне типичного ямочного рельефа разные по размеру практически круглые участки скольного характера с отверстиями по центру (рис. 5, б, в). Поскольку в ненасыщенном водородом металле такого не наблюдали, то ло- гически предположить, что эти элементы излома являются проявлением внутреннего водорода. Причем их количество было большим, но по раз- мерам они меньше, чем при совместном влиянии внешнего и внутреннего водорода. Кроме того, эти особенности рельефа в неэксплуатируемом металле следует рассматривать как исключения, тогда как в эксплуатируемом они доминируют, а значит, их площадь могла бы служить коли- чественным фрактографическим показателем сос- тояния деградированного металла. Таким образом, продолжительная высокотем- пературная эксплуатация СС при действии наво- дороженной среды приводит к деградации метал- ла всех зон СС. При этом существенно снижаются интегральные характеристики прочности, плас- тичности и твердости МШ, которые для металла из других зон СС остаются практически неизмен- ными. Кратковременная трещиностойкость позво- ляет оценить уровень деградации всех зон СС, однако максимальное ее снижение обнаружили для МШ. Наиболее высокая чувствительность к водородному охрупчиванию металла зафиксиро- вана по показателю относительного сужения об- разцов. Фрактографически деградация металла всех зон СС представляет собой низкоэнерго- затратное межзеренное или скольное разрушение, что согласуется со снижением статической тре- Рис. 5. Фрактографические особенности изломов после растяжения на воздухе предварительно наводороженных гладких образцов, вырезанных из зоны сварки (а, б) и (в) 40 6/2007 щиностойкости — локального показателя состо- яния деградированного в эксплуатационных ус- ловиях металла. Показана перспектива фрактографической оценки состояния деградиро- ванного металла по площади локальных сколов в зоне действия объемных напряжений, вызван- ных внутренним водородом. 1. Забара Ю. Вихід завжди є // Обрій ПІБ. — 2002. — 82, № 24. 2. Карзов Г. П., Леонов В. П., Тимофеев Б. Т. Сварные сосу- ды высокого давления. — Л.: Машиностроение, 1982. — 287 с. 3. Бугай Н. В., Мухопад Г. В., Красовский А. Я. Повышение надежности котлов электростанций. — Киев: Техніка, 1986. — 176 с. 4. Вайнман А. Б., Мелехов Р. К., Смиян О. Д. Водородное охрупчивание элементов котлов высокого давления. — Киев: Наук. думка, 1990. — 272 с. 5. Колачев Б. А. Водородная хрупкость металлов. — М.: Металлургия, 1985. — 217 с. 6. Походня И. К. Проблемы сварки высокопрочных низко- легированных сталей // Сучасне матеріалознавство ХХІ століття. — Киев: Наук. думка, 1998. — С. 31–69. 7. Влияние длительного термомеханического воздействия на трещиностойкость стали 12Х1МФ / О. Н. Романив, А. Н. Ткач, И. Р. Дзьоба и др. // Физ.-хим. механика материалов. — 1989. — № 2. — С. 87–92. 8. Студент О. З., Лонюк Б. П. Ріст утомних тріщин у сталі 15Х2МФА, витриманій у високотемпературному водні // Фiз.-хiм. механiка матерiалiв. — 1997. — 33, № 4. — С. 121–126. 9. Деградація зварних з’єднань парогонів теплоелектро- станцій у наводнювальному середовищі / Г. М. Ники- форчин, О. З. Студент, І. Р. Дзіоба та ін. // Там же. — 2004. — 40, № 6. — С. 105–110. Loss of service properties of degraded metal was evaluated from different zones of the operating (~ 2⋅105 h) and model (repair) welded joints of НPS live steam lines. It is established that the current condition of the base metal in operation can be evaluated only by local (short-term crack resistance), and that of the weld metal also by integral (strength, ductility, hardness) mechanical indices. It is shown that the mechanical properties of the weld metal deteriorate more intensively in operation, compared to the base metal. It is recommended to allow for the revealed features of degradation of the welded joint metal at evaluation of the current condition of the weld metal and determination of the residual life of welded structures. Поступила в редакцию 26.01.2007 ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫЙ ПЕРЕПЛАВ СТАБИЛЬНО АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ КРИОГЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ИЭС им. Е. О. Патона совместно с Челябметзаводом (ЧМЗ) была разработана технология ЭШП сверхнизкоуглеродистой стали 03Х20Н16АГ6 в кристаллизатор диаметром 425 мм. Для ЭШП исполь- зовали квадратные электроды сечением 220 255 мм и специальные флюсы. По данной технологии на ЧМЗ было выполнено около 100 плавок. Разработанная технология ЭШП стали 03Х20Н16АГ6 с участием ИЭС освоена на НКМЗ и заводе «Днепроспецсталь». На НКМЗ использовали кристаллизаторы диаметром 800...850, 880...950, 1100...1150, 1200...1240 мм в печах ЭШП-10Г и ЭШП-150. При этом масса слитков ЭШП была в пределах 4,5...5,0 т. На заводе «Днепроспецсталь» с участием ИЭС разработаны и освоены техно- логии выплавки стали 03Х20Н16АГ6 в 60-тон- ном агрегате и ЭШП листовых слитков массой 12,5 т по бифилярной схеме. Прокатка стали 03Х20Н16АГ6 на листы и плиты толщиной до 190 мм освоена на ОАО «Азовсталь», ковка на заготовки широкого сор- тамента – на НКМЗ. Сталь 03Х20Н16АГ6 электрошлакового переплава характеризуется исключительно вы- сокой пластичностью и ударной вязкостью при сверхнизких (вплоть до 4,2 К) температурах. Эта сталь предназначена для всех видов свар- ных конструкций, работающих в условиях криогенных и повышенных температур (≈ 900 К), при радиационном облучении и импульсных нагрузках,в частности, несущие детали ротора криогенератора КТГ-2-4. Технологии ЭШП и передела на листы, трубы и поковки сверхнизкоуглеродистой стабильно аус- тенитной стали 03Х20Н16АГ6 разработаны и освоены промышленностью Украины. Контакты: Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, 03680, Киев-150, ул. Боженко, 11, отд. № 19. Академик НАНУ К. А. Ющенко, канд. техн. наук Л. В. Чекотило. 6/2007 41

Оценка технического состояния сварных соединений паропроводов ТЭС с учетом водородной деградации эксплуатируемого металла

Репозитарії

Схожі ресурси