Прогнозування понадпаркового залишкового ресурсу головних паропроводів ТЕС - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана на кафедрі Динаміки і міцності машин та опору матеріалів Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут“ Міністерства освіти і науки України Національний технічний університет України “КПІ“ Міністерства освіти і науки України, професор кафедри динаміки і міцності машин та опору матеріалів Захист відбудеться “14“ грудня 2009 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.01 у Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут“ за адресою: 03056, м. З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут“ за адресою: 03056, м.Проблема надійної і безпечної експлуатації теплових електростанцій (ТЕС) України ускладнюється обмеженою можливістю заміни застарілого обладнання в умовах дефіциту резерву маневрової потужності, основу якої складають ТЕС. З цих сталей виготовлені сотні тисяч тон паронагрівальних і паропровідних труб для котлів і паропроводів ТЕС, що експлуатуються з пятидесятих років і по теперішній час. Фізично обґрунтовані критерії гранично допустимого стану головних паропроводів ТЕС, які експлуатуються понад 200 тисяч годин в умовах високотемпературної повзучості жаростійких сталей та мають пошкодження не встановлені. Велике наукове і народногосподарське значення та обумовлені цим проблеми визначили вибір напрямку досліджень - розробка ефективних інженерних методів прогнозування залишкового ресурсу паропроводів ТЕС зі структурними змінами металу, обумовленими його експлуатаційним старінням. «Про розробку концепції оцінки технічного стану турбін і устаткування ТЕС» у рамках галузевих планів Мінпаливенерго України та асоціації «Укртеплоцентраль», згідно науково-технічних програм державного НВО «ДОНОРГРЕС», Одеська ТЕС, інженерної академії України «Про продовження паркового ресурсу устаткування ТЕС, що довгостроково експлуатується» 2005-2009 рр.Проведено аналіз існуючих факторів, що впливають на характеристики жароміцності, а також визначають механізми руйнування сталей шляхом зародження, росту й злиття пор по границях зерен при випробуваннях на повзучість. Встановлено, що в процесі високотемпературної повзучості структурно нестабільних сталей змінюються характеристики їхньої структури, наслідком чого є зміна механізму повзучості, у порівнянні зі сталлю у вихідному, до початку експлуатації, стані. Основними задачами надійного прогнозування залишкового ресурсу паропроводів ТЕС при тривалій експлуатації (більше 200 тис. годин) визначено: - дослідження характеристик короткочасної та тривалої міцності зістарілих в процесі експлуатації паропровідних сталей; - встановлення критеріїв пошкоджуваності та розробка методів їхнього визначення при цьому допоміжні задачі, які пояснюють механізми руйнування сталей при їх тривалій експлуатації вивчення домінуючих параметрів при зміні структури сталі та механізму, що контролює зародження і зростання осередків руйнування. Дослідження даних, що експериментально отримані для сталей 12Х1МФ і 15Х1М1Ф, та апроксимовані виразом (1) і морфології руйнування за рахунок пороутворення в місцях можливої концентрації напружень при проковзуванні (у карбідних включень на границях та в точках стику трьох зерен) дозволили розробити адекватну аналітичну модель зародження та росту пор під час повзучості сталей у досліджуваному інтервалі температур і напружень. У рамках виконання даного дослідження розроблені методика і спеціальна компютерна програма ТМ-5, що є по суті автоматизованим банком даних характеристик деформації повзучості паропроводів ТЕС і виконує наступні функції: 1) збору інформації (приналежність і призначення паропроводу, його характеристики - типорозмір труб, параметри середовища паропроводу, термін служби, кількість пусків та ін., експлуатаційні вимірювання діаметрів труб по реперах, включаючи вимірювання у вихідному, до початку експлуатації, стані); 2) розрахунок і побудова гістограм відносної деформації труб у горизонтальному і вертикальному напрямках, отриманої на час останнього вимірювання; 3) побудова графіків експлуатаційних кривих повзучості та розрахунок швидкості повзучості в будь-якому заданому інтервалі деформації; 4) екстраполяцію кривих повзучості на заданий час подальшої експлуатації, наприклад, на 50 і 100 тис. годин після останнього виміру деформації; 5) розрахунок і побудова гістограм деформації, очікуваних для заданого часу експлуатації.