В условиях ползучести материала

Прогнозирование ресурса сосуда, работающего

Механических характеристик металла

Прогнозирование ресурса аппаратов по изменению

В процессе эксплуатации оборудования в ряде случаев происходит снижение механических свойств материала отдельных элементов сосудов и аппаратов.

Такое, снижение механических свойств может быть определено путем испытания образцов изготовленных из контрольных вырезок, либо путем замера твердости металла и определении механических характеристик по существующим корреляционным зависимостям.

В случае, если снижение механических свойств оказалось менее 5% от нормативных, то все расчеты отбраковочных размеров, либо допускаемого количества циклов проводят по фактическим механическим свойствам материала.

Если снижение механических свойств оказалось более 5% от нормативных, то определяют скорость снижения механических свойств аналогично определению скорости коррозии в разделе 20.1 настоящего пособия и путем экстраполяции определяют механические свойства материала к концу ожидаемого остаточного периода эксплуатации. Отбраковочные размеры конструктивных элементов или остаточный ресурс определяются по этим механическим характеристикам.

Остаточный ресурс с учетом ползучести материалов (длительной прочности) определяется для сосудов, работающих при повышенных температурах, когда в расчетах на прочность допускаемое напряжение определяется по пределу длительной прочности или 1% пределу ползучести для заданного срока эксплуатации (10⁵ час). Если нет таких данных, то температура, когда учитывается ползучесть, принимается равной и выше 380°С для углеродистых сталей, 420°С Для низколегированных сталей, 525°С для аустенитных сталей.

Остаточный ресурс сосудов, работающих при непрерывном режиме нагружения, определяется:

где S_ф - фактическая минимальная толщина стенки элемента (по результатам измерений), мм;

S_p - расчетная толщина стенки элемента, определенная по допускаемым напряжениям, учитывающим предел длительной прочности материала элемента (1% предела ползучести) для планируемого срока службы, мм;

а - скорость равномерной коррозии (эрозионного изнашивания), мм/год.

Предел длительной прочности (1% предел ползучести) или допускаемое напряжение для планируемого срока службы определяется по нормативной документации (например, по ГОСТ 14249, ОСТ 108.031.08, ПНАЭ Г-7-002).

Если имеется какой-либо установленный фактический размер L_ф(t) диаметра сосуда или другого фиксированного размера в кольцевом направлении в местах с наиболее высокой температурой и при очередном обследовании (не более 4 лет) выявлена остаточная деформация ползучести, то ресурс сосуда может быть определен по следующей зависимости:

где а_n - скорость установившейся ползучести, %/ год.

Остаточный ресурс сосуда в этом случае определяется по формуле

где Т_э - время эксплуатации от начала до последнего обследования.

Скорость установившейся ползучести определяется по формуле:

где L_ф(t₁), L_ф(t₂) - фактический размер диаметра сосуда или другого фиксированного линейного размера в кольцевом направлении при первом и втором обследовании соответственно, мм;

t - время между первым и вторым обследованиями в годах;

К₁- коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой скорости ползучести от гарантированной скорости ползучести с вероятностью = 0,7 - 0.95;

К₂ - коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости ползучести по линейному закону, от скорости ползучести, рассчитанной по более точным нелинейным законам изменения контролируемого параметра.

Значения коэффициентов К₁ и К₂ следует принимать в пределах K₁=0,5 0,75, К₂=0,75 1,0. При этом большие значения К₁, К₂ принимаются при незначительной скорости ползучести (меньше 0,05% в год) и при общей остаточной деформации меньше 0_;5%; меньше значения К₁, К2 принимаются при значительной скорости ползучести (более 0,05% в год) и при общей остаточной деформации, превышающей 0.5%.

Если после проведения очередного обследования имеются три значения контролируемого параметра L_ф(t₁), L_ф(t₂) L_ф(t₃), полученные при обследованиях в моменты времени t₁, t₂, t₃, то для определения скорости ползучести «а_n» проводятся следующие вычисления. Вычисляются величины:

после этого скорость ползучести определяется по формуле:

Если число измерений N контролируемого параметра L_ф(t_i) больше или равно четырем (N 4), то расчет остаточного ресурса проводится по «Методике прогнозирования остаточного ресурса безопасной эксплуатации сосудов и аппаратов по изменению параметров технического состояния», утвержденной Минтопэнерго, Центрхиммаш, 1993».

Прогнозирование остаточного ресурса при циклических нагрузках в условиях ползучести проводится, если аппарат работает при температурах, вызывающих ползучесть, и при этом нагружается повторными тепловыми или механическими усилиями. В этом случае элементы аппарата должны быть рассчитаны на длительную циклическую прочность.

Расчеты на длительную циклическую прочность проводятся по нормам ПНАЭГ-7-002 с помощью тех же формул, что и расчеты на циклическую прочность при температурах, не вызывающих ползучести. При этом в формулах вместо кратковременных механических характеристик материала используются механические характеристики, полученные при испытаниях на длительную статическую прочность (R_m^t/10⁵, Z^t, A^t).

R_m^t /10⁵ - предел длительной прочности при максимальной температуре цикла нагружения за время t.

Z^t - равномерное сужение поперечного сечения при длительном статическом разрушении;

А^t - относительное удлинение образца при длительном статическом разрушении.

Остаточный ресурс определяется в соответствии с рекомендациями пункта 2.1.

Дата добавления: 2015-04-30