Оценка сопротивляемости элементов технологического оборудования коррозионно-механическому разрушению тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

На правах рукописи

готовко

Сергей Алекссевич

ОЦЕНКА СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОРРОЗИОШЮ-МЕХАНИЧЕСКОМУ РАЗРУШЕНИЮ

01.02.06 - динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2005

Работа выполнена в Красноярском государственном техническом университете и Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Владимир Викторович Москвичев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Владимир Игоревич Козлов

кандидат технических наук Николай Игоревич Кашубский

Ведущая организация: Институт физико-технических

проблем Севера СО РАН

Защита состоится «12» мая 2005 г. в 16 часов в аудитории Г 2-24 на заседании диссертационного совета Д 212.098.01 в Красноярском государственном техническом университете по адресу: 660074, Красноярск, ул. Киренского, 26. Тел. (8-3912) 49-79-90,49-76-19,91-21-98 (факс).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного технического университета

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенный печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

П.Н. Сильченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена проблемой безопасной эксплуатации технологического оборудования при значительных коррозионно-механических. повреждениях в условиях исчерпания проектного ресурса. Коррозионные процессы сопровождаются существенным снижением характеристик механических свойств, связанным с накоплением повреждений структуры сталей и сплавов. Воздействию коррозионно-механического разрушения и се опаснейшего вида - коррозионного растрескивания - подвергаются трубопроводы и сосуды давления ТЭЦ, АЭС, ГРЭС, нефтеперерабатывающие агрегаты, аппараты химического производства и т. д.

Конструкционная прочность и безопасность промышленных объектов во . многом обеспечивается путем предотвращения или замедления коррозионного разрушения элементов при эксплуатации. Применение специальных сталей, термической обработки и средств антикоррозионной защиты не всегда решает указанные задачи в полном объеме. Существующие расчетные методики оценки коррозионной стойкости элементов эксплуатируемых конструкций и оборудования не полностью учитывают кинетику коррозионных повреждений.

Данные обстоятельства, а также высокий уровень отказов, значительные экономические потери, сложность ремонта и восстановления элементов технологического оборудования (паропроводов, теплообменников, пучков труб, сосудов высокого давления и т. д.), требуют проведения дополнительных научных исследований кинетики повреждений, механизмов коррозионного разрушения, причин отказов. Последующая комплексная оценка параметров предельных состояний и критических размеров дефектов па базе методов механики разрушения дает новые возможности для расчетного обоснования проектного и остаточного ресурсов указанных элементов.

Основанием для выполнения работы послужили:

- Федеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения»; подпрограмма 08.02 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф (проект 1.5.2 «Создание научных основ безопасности по критериям механики разрушения для проектных, запроектных и гипотетических аварий» 1991-2000 г.г.);

- план НИР Научного совета РАН по комплексной программе «Машиностроение» (1998-2002 г.г.).

Исследования выполнялись при непосредственном участии автора на кафедрах «Диагностика и безопасность технических систем», «Оборудование и технология сварочного производства» Красноярского государственного технического университета, в Институте вычислительного моделирования СО РАН, Научно-производственном предприятии «СибЭРА» и на ФГУП «Красмаш».

Целью работы является развитие методов расчета на прочность и оценки остаточного ресурса элементов технологического оборудования для обеспечения его безаварийной эксплуатации при накопленных коррозионно-механических повреждениях.

Задачи исследования.

1. Установить закономерности коррозионно-механического разрушения на примерах элементов технологического оборудования.

2. Установить закономерности коррозионного растрескивания на изделиях, изготавливаемых из мартенситно-стареющей стали, подвергнутых термической обработке разного уровня.

3. Определить уровни максимальных напряжений в локальных точках элементов технологического оборудования, приводящие к возникновению и критическому развитию коррозионного растрескивания.

4. Разработать методики оценки остаточного ресурса технологического оборудования при накопленных повреждениях.

Методы исследования: механики разрушения (МР), механических испытаний, ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание, металлографии, электронной фрактографии, химического, газового и рентгеноструктурного анализа, неразрушающего контроля.

Научная новизна и основные научные результаты, защищаемые автором:

1. Закономерности образования коррозионно-механических дефектов в микро- и макроструктуре материалов технологического оборудования, возникающих под воздействием факторов технологических процессов (температуры, давления, коррозионной среды и т. д.), способствующих ускоренному развитию коррозионных трещин, установленные методами дефектоскопии, металлографии и фрактографии разрушенных образцов и изделий.

2. Обеспечены максимальные уровни характеристик механических свойств и повышенное сопротивление мартенситно-стареющей стали типа 03X11 Ш 0М2Т-ВД коррозионному растрескиванию при определенных технологических режимах термической и термоциклической обработки, установленных по результатам ускоренных коррозионных испытаний образцов.

3. Развита методика нормирования размеров дефектов по степени их опасности в локальных точках технологического оборудования в виде оболочечных конструкций, работающих под давлением, при достижении критического уровня интенсивности напряжений.

4. Уточнены методы поверочных расчетов показателей прочности, трещиностойкости и остаточного ресурса оболочечных конструкций в запроектных сроках эксплуатации на основе анализа данных технической экспертизы, расчетов напряженно-деформированных состояний и оценки уровня разрушающих напряжений в условиях коррозионно-механических воздействий.

Практическая значимость диссертационной работы:

• Для ряда конструкционных сталей, используемых при изготовлении оборудования, эксплуатируемого в условиях коррозионного воздействия, проведено обобщение характеристик сопротивления коррозионно-механическому разрушению, обеспечивающее выполнение расчетов остаточной прочности и ресурса;

• Для мартенситно-стареющей стали типа 03Х11Н10М2Т получены характеристики сопротивления коррозионному разрушению при оптимальных режимах термической обработки;

• Результаты причинно-следственного анализа отказов использованы при подготовке экспертных заключений о причинах разрушений и при проведении диагностики технического состояния элементов конструкций и оборудования с коррозионными повреждениями;

• Полученные результаты использованы при разработке учебных пособий и методических указаний к проведению лабораторных работ по дисциплинам «Теория сварочных процессов», «Методы структурного анализа и контроль качества изделий», «Управление качеством продукции». Указанные курсы входят в учебные планы по направлению 651400 -«Машиностроительные технологии и оборудование» (спец. 1205.00 -«Оборудование и технология сварочного производства» и 1206.00 -«Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановление деталей машин и аппаратов») и 030000 «Педагогические специальности» (спец. 030500.07 «Профессиональное обучение (Материаловедение и обработка материалов)»).

Внедрение результатов исследований осуществлено в экспертной организации Ростехнадзора НПП «СибЭРА», ФГУП «Красмаш» и в КГТУ, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

Достоверность и обоснованность научных результатов работы обеспечивается их соответствием экспериментальным данным и результатам поверочных расчетов, сопоставимостью с известными результатами других авторов. Достоверность результатов, полученных неразрушающими методами контроля, достигается использованием высокоточных методов испытаний, сертифицированных средств измерений и испытательного оборудования.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования, разработке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов. При проведении экспериментальных работ и экспертиз разрушений элементов промышленного оборудования принимали участие специалисты ФГУП «Красмаш», НИЦТДЭС «Регионтехсервис», НПП «СибЭРА», которым автор выражает глубокую благодарность за оказанную помощь.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международной конференции «Математические модели и методы их исследования» (Красноярск, 1997 г.); научно-практической конференции «Качество продукции машиностроения» (Красноярск, 1998); научных мероприятиях «Природно-техногенная безопасность Сибири» (Красноярск, 2001); VII Международной конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» (Красноярск, 2003); II Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2004); научном семинаре «Проблемы конструкционной прочности» Отдела машиноведения ИВМ СО РАН (Красноярск, 2001, 2004); научно-методическом семинаре кафедры «Оборудование и технология сварочного производства», научно-техническом семинаре аспирантов и соискателей механико-технологического факультета КГТУ (Красноярск, 2004).

Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в 8 статьях, 2 тезисах конференций и отражено в учебно-методических пособиях.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. Основное содержание и выводы изложены на 122 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 56 рисунков и 26 таблиц. Список литературы включает 199 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность рассматриваемой проблемы, сформулированы цели работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первом разделе «Механизмы и механика коррозионно-механического разрушения» анализируются коррозионно-механические процессы и влияние коррозионных сред на разрушение металлов. Изложены соответствующие модели на базе критериев МР, а также особенности экспериментального определения характеристик механических свойств и трещиностойкости при коррозионном растрескивании.

Вопросы коррозионно-механического разрушения элементов технологического оборудования рассматривались в работах Ажогина Ф. Ф., Акользина П. А., Бермана А. Ф., Болотина В. В., Брауна У., Василенко И. И., Вороненко Б. И., Герасимова В. И., Гныпа И. П., Зайнулина Р. С, Захарова М. Н., Карпенко Г. В., Лукьянова В. А., Маричева В. А., Никифорчина Г. Н., Похмурского В. И., Ребиндера П. А., Розенфельда И. Л., Романива О. Н., Романова В. В., Рябченкова А. В., Скалли Дж., Смяловски М., Сосновского Л. А., Стеклова О. И. и др. Исследования в этом направлении сохраняют актуальность в связи с указанными выше аспектами, имея важное практическое значение в приложении к конкретным видам оборудования. Точки зрения на природу коррозионно-механического разрушения различаются в оценках влияния растягивающих механических напряжений и среды на процесс разрушения, а также причин, вызывающих склонность металлов к растрескиванию. Коррозионно-механические разрушения формируются

условиями, определяемыми материалом, средой, напряженным состоянием. Развитие трещин усиливается при адсорбционном воздействии коррозионной среды, зависящем от ее температуры, водородного охрупчивания и локального анодного растворения материала в кончике трещины. Охрупчивающее действие коррозионной среды вытекает из эффекта Ребиндера - снижения поверхностной энергии, облегчающего разрушение при адсорбции поверхностно-активных веществ в кончике трещины поверхностью напряженного материала. Параметры коррозионной среды (концентрация, рН раствора, характер катиона и др.) значительно влияют на коррозионное растрескивание, особенно - нержавеющих аустенитных сталей. Важнейшим фактором является повышение температуры коррозионной среды, значительно уменьшающее время разрушения. Коррозионно-механическое разрушение включает: 1) образование коррозионных микродефектов и формирование макротрещин; 2) субкритический рост трещин; 3) стадию разрушения. Стадии 2 и 3 являются предметом механики коррозионного разрушения.

Значительная часть технологического оборудования подвергается воздействию циклических нагрузок в коррозионных средах, вызывающих коррозионную усталость, ухудшающую свойства материала с образованием и развитием трещин, вплоть до разрушения. Всесторонние исследования коррозионной усталости металлов проведены в ФМИ НАН Украины.

Совокупность свойств конструкционных материалов и внешних факторов формируют механизм, обусловливают кинетику и параметры коррозионно-механических повреждений элементов. Составляющие и закономерности этого механизма используются для создания моделей соответствующих процессов. Для оценки скорости роста трещин (СРТ) при коррозионном растрескивании методами МР применяют силовой подход с построением кинетической диаграммы «СРТ - КИН». Считается, что ее форма не зависит от вида образцов, что позволяет использовать результаты их испытаний при оценке ресурса работы изделий и конструкций. При испытаниях на коррозионное растрескивание базовой характеристикой материала является пороговое значение материал не склонен к разрушению). Методами МР

исследуют и процессы коррозионной усталости. На практике используется диапазон средних скоростей развития трещин в

кинетических диаграммах, описываемый уравнением Пэриса:

Методы исследований опираются на нормативные документы «Единой системы защиты от коррозии и старения», устанавливающие показатели коррозионной стойкости металлов и сплавов к разрушению, а также методы испытаний для их определения. На начальном этапе базовыми являлись испытания гладких образцов при постоянной общей деформации, нагрузке или постоянной скорости деформации. Развитие методов испытаний с использованием МР привело к появлению образцов с наведенной усталостной трещиной. Применение методов МР может служить основой для построения более сложных моделей разрушения под влиянием коррозионной среды и открывает возможности расчетов остаточной прочности и ресурса.

При решении задач остаточного ресурса оборудования в условиях коррозионно-механического разрушения важным является изучение состояния и структуры конструкционных материалов с применением методов и средств металлографических исследований. В работе использовались оптические и электронные микроскопы, микрорентгеноспектральные анализаторы, рентгеновские дифрактометры, спектрометры и другая аппаратура. Металлографические исследования включали изучение шлифов с трещинами, структурных изменений материалов при деформациях, продуктов коррозии, методы фрактографии поверхностей изломов. Таким образом были проведены экспериментальные исследования, показанные во 2 и 3 разделах.

Второй раздел «Комплексный анализ коррозионно-механических разрушений элементов технологического оборудования» содержит результаты исследования характера и причин повреждений ряда объектов с оценкой влияния технологических и эксплуатационных факторов на коррозионно-механическое разрушение.

Разрушение змеевика теплообменника для охлаждения нефтепродуктов (рисунок 1 а) произошло в технологической линии крекинга Ачинского нефтеперерабатывающего завода. В процессе изготовления змеевика из стали 12Х18Н10Т методом холодной деформации трубы 016x2 мм изгибающие и растягивающие усилия в металле создают значительные напряжения, способствующие коррозионному растрескиванию, которые снимаются стабилизирующим отжигом.

При эксплуатации жидкие высокосернистые нефтепродукты поступают в змеевик под давлением до 8,0 МПа при температуре около 390 °С. Охлаждение производится снаружи проточной оборотной водой комнатной температуры под давлением 0,5 МПа, выводимой из аппарата при 80 °С. Нефтепродукты содержат хлористые соли кальция и магния, соляную кислоту и сероводород. Таким образом, змеевик работает в условиях коррозионного растрескивания.

При осмотре образцов разрушенного змеевика (рисунок 1 б) обнаружены множественные трещины (в том числе сквозные) с участками язвенной коррозии на внешней стороне витков. При рентгеноструктурном анализе обнаружено присутствие напряженного аустенита у поверхности и окалины на трубе. При фрактографии поверхности излома сквозной трещины выявлен очаг разрушения, вызванного коррозионным растрескиванием (рисунок 1 в). Электроннофрактографическим анализом обнаружены остатки продуктов коррозии, рубцы и вторичные трещины по хрупким участкам меж - и внутризеренного разрушения (рисунок 1 г). Ручьистые узоры, образованные рубцами, отражают соединение трещин, пролегавших на различных уровнях параллельно главной плоскости разрушения. Металлографическим анализом выявлены разветвленные трещины, распространяющиеся от наружной поверхности трубы (рисунок 1 д). Это типично для коррозионного растрескивания аустенитных нержавеющих сталей от воздействия коррозионной среды, в том числе - хлор-ионов охлаждающей оборотной воды. В изломе обнаружены следы водородного охрупчивания металла от воздействия сероводорода, подтвержденного газовым анализом (рисунок 1 е).

Внешний (• разрезе) и

а) е)

Рисунок 1 - Характер разрушения змеевика: а - конструкция теплообменника; б - внешний вид образцов; в - излом после раскрытия сквозной трещины; г - электронная фрактограмма поверхности излома; д - ветвление трещин; е - электронная фрактограмма водородного охрупчивания

Фрактографическим и металлографическим анализами установлена картина интенсивного коррозионного растрескивания и водородного охрупчивания с резким падением характеристик механических свойств стали. Проведенные исследования показали, что причиной разрушения змеевика является грубейшее нарушение технологии изготовления - невыполнение операции стабилизирующего отжига.

Разрушение гиба паропровода острого пара 0273x32 из стали 12Х1МФ

произошло на Красноярской ГРЭС-2 после 20 лет эксплуатации (рисунок 2 а). Разрыв гиба (рисунок 2 б) длиной »350 мм произошел в зоне растягивающих напряжений с максимальным раскрытием магистральной трещины в вершине гиба до 5 мм. Материал гиба был подвергнут комплексному анализу химического состава и характеристик механических свойств с фрактографией и металлографией. По содержанию химических элементов материал исследуемого гиба соответствует марке 12Х1МФ, кроме молибдена, которого меньше допустимого предела для данной стали на 0,02%, но с учетом отклонения, регламентированного ТУ, это не является браковочным признаком. Характеристики механических свойств получены на образцах из

материала гиба при температурах +20 и +550 °С. Определены значения ударной вязкости и твердости. Результаты испытаний соответствуют нормативным требованиям для стали 12Х1МФ.

Фрактографические исследования выявили зону зарождения и развития сквозной трещины (рисунок 2 в), переходящую в зону долома. Характер разрушения межзеренный, по виду макрохрупкий со следами микропластической деформации. В изломе обнаружены мелкие вторичные микротрещины. Поверхность разрушения в очаге и зоне стабильного роста магистральной трещины окислена. Очевидно, что разрушение происходило по механизму коррозионного растрескивания с элементами ползучести.

Микроструктура шлифа, перпендикулярного поверхности излома в начальной стадии разрушения, представлена как феррит + скоагулированные карбиды по границам зерен + поры диаметром до 3,5 мкм с межзеренными микротрещинами, ускорившими процессы коррозионного растрескивания и ползучести (рисунок 2 г).

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы: при наработке паропроводов из стали 12Х1МФ более 100 тыс. часов происходит изменение структуры металла, ведущее к образованию пор и трещин с последующим ухудшением характеристик механических свойств. Процессы деградации ускоряются с повышением рабочей температуры и уровня эффективных напряжений. Причиной разрушения гиба паропровода явилось ускоренное коррозионное растрескивание в условиях ползучести. Ускоренному разрушению способствовали следующие факторы: пониженное содержание молибдена в материале гиба; уровень результирующих внутренних напряжений в наиболее опасном сечении по растянутой зоне гиба; повышение температуры до 550 °С, увеличивающее скорость деградации структуры; вероятные отклонения при выполнении термообработки гиба на заводе-изготовителе.

в) г)

Рисунок 2 - Характер разрушения гиба паропровода: а - местонахождение в схеме паропровода, б - общий вид разрушения, в - излом на участке максимального раскрытия трещины в вершине гиба; г - межзеренные трещины, пористость и карбиды в микроструктуре

Коррозионное растрескивание адсорбера. При эксплуатации

оборудования опасных промышленных объектов в соответствии с требованиями Ростехнадзора проводится периодическая экспертиза его технического состояния с оценкой эксплуатационной поврежденности и безопасного остаточного ресурса. Была проведена экспертиза технического состояния адсорберов, находящихся в технологическом процессе химического производства в течение 25 лет. Адсорбер представляет собой тонкостенный сварной сосуд (рисунок 3), используемый для очистки от вредных примесей горячих сероводородных газовых смесей, содержащих частицы пыли, влагу, масляные включения, оксиды серы, хлор и легкоплавкие соединения щелочных металлов. В результате экспертизы были обнаружены специфические эксплуатационные повреждения, межкристаллитная коррозия на обечайке рубашки (рисунок 4 а); сплошная равномерная коррозия на обечайке корпуса; поверхностные трещины по участку основного металла шириной до 900 мм в нижней части обечайки рубашки; признаки ремонта сварных швов с микротрещинами на поверхности, распространяющимися вглубь (рисунок 4 б).

в) г)

Рисунок 4 - Результаты исследований коррозионного разрушения обечайки рубашки адсорбера (сталь 10Х17Н13М2Т) а - межкристаллитная коррозия со стороны внутренней поверхности, б - коррозионное растрескивание, распространяющееся из металла наплавки (1) в основной металл (2), в - гистограмма распределения фактической толщины стенки, г - гистограмма твердости металла

Степень опасности данных повреждений оценена с применением неразрушающего контроля, механических испытаний, металлографических исследований и методов МР по результатам комплекса работ. Чтобы определить материал обечайки рубашки, был проведен химический анализ, в результате которого установлено, что основной металл соответствует марке стали 10Х17Н13М2Т. Ультразвуковой толщинометрией обнаружено утонение стенки обечайки в местах коррозионных повреждений до 7,8 мм при толщине 8 мм по паспорту. Гистограмма распределений фактической толщины стенки для обечайки рубашки представлена на рисунке 4 в. Измерения твердости металла показали, что полученные величины соответствуют диапазону 120-160 НВ нормативной твердости (рисунок 4 г). Контроль качества поверхности металла был выполнен с использованием метода капиллярной дефектоскопии аэрозольным способом. В результате обнаружены многочисленные очаги межкристаллитной коррозии и коррозионного растрескивания. На их развитие оказывают влияние изменяющиеся во времени интенсивные тепловые потоки и механические напряжения, возникающие от внутреннего давления и самокомпенсации. Интенсивная коррозия металла в адсорбере привела к утонению стенки рубашки, а коррозионное растрескивание - к изменению характеристик пластичности и ухудшению механических свойств стали.

Экспертиза технического состояния адсорбера показала, что множественные специфические эксплуатационные повреждения образовались под воздействием механических факторов и коррозионных сред в предрасположенной к коррозионному растрескиванию стали аустенитного класса 10Х17Н13М2Т. Глубина межкристаллитного коррозионного растрескивания в наплавленном металле доходит до 2 мм (15% от толщины). Коррозионное растрескивание внутренней поверхности основного и наплавленного металла значительно снижает несущую способность элементов конструкции адсорбера, что предопределило проведение поверочных расчетов на прочность, ресурс и трещиностойкость (раздел 4).

Обобщенные сведения об условиях работы и характере разрушения

исследованных объектов представлены в таблице 1. Очевидно влияние технологических и эксплуатационных факторов на состояние изделий. Нарушения производственной дисциплины и режимов эксплуатации оборудования при коррозионно-механическом воздействии ведут к преждевременному выходу из строя его элементов, так как усиливается влияние коррозионной среды. Анализ разрушения элементов теплообменника (таблица 1, поз. 1) иллюстрирует данные обстоятельства. Ускоренное накопление и развитие деградационных процессов с повреждениями в условиях высоких температур явились одной из причин разрушения паропровода из стали 12Х1МФ (таблица 1, поз. 2). Множественные эксплуатационные повреждения, структурные изменения материалов под воздействием коррозионно-механических процессов приводят к деградации характеристик механических свойств материала при длительных сроках эксплуатации, что оказывается основной причиной разрушения элементов (таблица 1, поз. 3).

Таблица 1

Условия разрушения элементов технологического оборудования

в 3 s с С С Разрушившийся элемент технологического Диаметр трубы Толщина стенки Условия эксплуатации среда, температура, давление) Сталь Разрушение

оборудования мм Причины Характер и вид

I Змеевик теплообменника технологической линии крекинга на АНПЗ с наружными диаметрами витков 116 и 160 мм 16 2 внутри: нефтепродукты (примеси HCl, MgCl2, СаС12, H2S);39(H800C; 8,0 МПа. Снаружи: вода из оборотной сети; 20+80 °С; 0,5 МПа в присутствии NaCl и др. агентов 12Х18Н10Т КР" аустенит-ной стали после-1100 часов вследствие технологи ческих и эксплуатационных напряжений в агрессивных средах Хрупкое меж- внутри- зеренное; КРпрн водородном охрупчивании

2 Гиб паропровода острого пара на Красноярской ГРЭС-2 котла ПК-38 № 6А 273 32 29* Острый пар 545 С; 14 МПа 12Х1МФ КР и признаки ползучести при высоких внутренних напряжениях, 160800 часов Квазихрупкое, межзе-ренное, с цепочками пор размером до 3,5 мкм

3 Обечайка рубашки адсорбера Зеленогорского ООО «Сибволокно» 6200 8 Внутри: уголь (адсорбент), сероводород с примесями; 120 °С; 0,015 МПа. Снаружи: конденсгп I0XI7HI3M2T КР после 180000 часов Меж- зеренное КР и МИГ

в зоне разрушения, коррозионное растрескивание, межкристаллитная коррозия

В разделе 3 «Оценка стойкости сталей к коррозионно-механическим разрушениям» дана характеристика сопротивляемости сталей для изготовления элементов технологического оборудования и конструкций, в том числе - рассмотренных в разделе 2, с учетом полученных результатов и данных других авторов, а также оценка склонности к коррозионному растрескиванию мартенситно-стареющей стали типа 03X11Н10М2Т-ВД.

Разрушение деталей из коррозионностойких сталей при коррозионном растрескивании весьма распространено, и в этой ситуации целесообразно применять критерии МР. Проблема предотвращения коррозионно-механического разрушения заключается в решении ряда взаимосвязанных задач, поскольку оно зависит от структуры материала, его напряженного состояния и состава коррозионной среды. Технологический аспект проблемы связан с обязательным проведением стабилизирующей термической обработки

и технологий поверхностного упрочнения для повышения сопротивления изделий разрушению, независимо от применяемых марок сталей. Металловедческий аспект проблемы обусловлен тем, что применение ряда сталей с высокой коррозионной стойкостью не гарантирует от коррозионно-механического разрушения. Важнейшим аспектом поставленной проблемы является возможность расчетных оценок накопления повреждений и кинетики коррозионных дефектов. Комплексное рассмотрение трех аспектов -технологического, металловедческого и расчетного даст возможность положительного решения поставленной проблемы.

Для элементов оборудования с повышенными требованиями ответственности и безопасности перспективным является применение мартенситно-стареющей стали типа 03Х11Н10М2Т-ВД, особенно для эксплуатации в условиях коррозии под напряжением. По технологическим свойствам мартенситно-стареющие стали превосходят стали других классов. Они отличаются высокими характеристиками прочности и возможностью сведения упрочняющей термической обработки к одной операции -низкотемпературному старению.

Для повышения стойкости против коррозионного растрескивания применяют специальные режимы термической обработки с «перестариванием». В работе исследована возможность получения при термической обработке двухфазной структуры, содержащей до 50% аустенита, в стали типа 03X11 Ш 0М2Т-ВД. Качественная оценка ее склонности к разрушению проводилась электрохимическим методом знакопеременной (анодной и катодной) поляризации, учитывающим обе стадии процесса коррозионного растрескивания - зарождение трещины и ее развитие. Кратковременная анодная поляризация значительно ускоряет появление коррозионных концентраторов (питтингов и язв) и устраняет барьер для проникновения водорода. Последующая катодная поляризация и наводороживание вызывают развитие трещин. Методика обладает повышенной чувствительностью и реагирует на все структурные изменения. Оптимальным режимом является анодная поляризация образцов размерами мм в 3%-ном

растворе №0 в течение 30 мин с последующей катодной поляризацией до растрескивания. Время испытания сокращается до 24 часов вместо 90 суток по обычной схеме. Характеристики механических свойств образцов, состаренных на различных режимах после предварительной закалки, приведены на рисунке 5, а коррозионной стойкости - в таблице 2.

Очевидно, что наименьшей стойкостью к коррозионному растрескиванию обладают образцы при старении в области температур 390-520 °С. Самая высокая стойкость получена при 540-580 °С, но с некоторым снижением прочностных характеристик. Анализ полученных результатов показал, что для сочетания высоких механических свойств стали и стойкости к коррозионному растрескиванию необходимо учитывать влияние коррозионной среды, уровень напряжений и режим термической обработки. Дополнительно было проведено исследование по изучению влияния режимов термической, термоциклической обработки и фазового состава на стойкость к коррозионному растрескиванию.

Образцы, содержащие более 5% аустенита после термической обработки, не разрушились на ускоренных испытаниях более 24 ч.

Таким образом, данное увеличение количества

остаточного аустенита в структуре стали типа 03Х11Н10М2Т-ВД повышает стойкость к растрескиванию, что позволяет рекомендовать

Температура нагрева.-с сталь 03X11Н10М2Т-ВД при

Рисунок 5 - Изменение временного достаточно высоком уровне сопротивления (1) и предела текучести (2) стали механических свойств к 03X11Н10М2Т толщиной 3 мм в зависимости от дальнейшей разработке ее температуры старения в течение 3,5 ч как альтернативы нержавею-(однократная закалка с 95CN-1200 °С, 0,5 ч) щей аустенитно-ферритной

стали для работы в условиях

коррозионного растрескивания.

Таблица 2

Стойкость к коррозионному растрескиванию образцов стали типа 03X11Н10М2Т-ВД после старения

В разделе 4 «Оценка прочности и ресурса элементов технологического оборудования в условиях коррозионно-механического воздействия» рассматривается критерий разрушения и схематизация коррозионных дефектов в оболочковых конструкциях, работающих под давлением при воздействии коррозионной среды. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния паропровода в штатных и аварийных условиях, позволивший установить причины разрушения гиба паропровода. В

качестве примера выполнены поверочные расчеты на прочность, трещи нестойкость и ресурс адсорбера с коррозионными повреждениями.

Предельное состояние в оболочковых конструкциях оценивается уровнем окружного разрушающего напряжения в продольном поверхностном дефекте:

Ар-А__, \-1/5

авс=а

А0-АМ^ " \-tKSM)'

где а - напряжение пластического т е ч е н.ия;<8 я о щ а д ь сквозного дефекта; А - площадь поверхностного дефекта; X - длина дефекта; í - глубина

поверхностного дефекта; М - поправка Фолиаса, М = ^1 + 1,6112Цк8); полудлина трещины; внутренний радиус оболочки; толщина стенки. При расчетных оценках степени опасности дефекта профиль его сечения описывается параболой, а площадь определяется по формуле А = (2/3)Ь-1тт, где /юох - максимальная глубина дефекта. Значения Ь, /таг и площади А

'ОТ01 — VI п пут.! :н I п/1 иуидпа ди^^ма. »11^11^1111/1 ЛШЛ

определяются измерениями соответствующих размеров и планиметрированием. При сложной геометрии поверхностных коррозионных трещин и повреждений проводится схематизация реальных дефектов.

Напряжения в трубчатых элементах с дефектом не должны превышать предела текучести. При этом допускаемое давление определяется по формуле

где рабочее давление; относительная длина дефекта,

Уравнение кривой опасности дефектов при Кр = [Р^-Р имеет вид

Ранжирование дефектов проводится по трем категориям: неопасные, опасные и

недопустимые. К недопустимым относятся дефекты, для которых 'тах/^ >0,8 (рисунок 6, прямая 1).

Разрешается элементов дефектами утонениями

эксплуатация неопасными протяженными стенки, если

(рисунок 6, прямая 3). В зону выше кривой 2, 2' ИЛИ 2" попадают опасные дефекты, Рисунок 6 - Зоны опасности дефектов: которые подлежат ремонтно-1 ~~ 1т<а/3=0,Ъ; 2 - при Кр=0,8; 2' - восстановительным работам или

2" - при Кр=] ,0; 3 - ¡„^ 3=0,2 допускается эксплуатация при

пониженном рабочем давлении. В области ниже кривой 2, 2' или 2" находятся дефекты, с которыми возможна

эксплуатация при нормативном давлении с повышенными требованиями к контролю технического состояния.

Результаты исследования причин разрушения гиба паропровода острого пара 0273x32 из стали 12Х1МФ легли в основу расчетов напряженно-деформированного и предельного состояния этого объекта. Для оценки его прочности и жесткости при статическом нагружении использовалась конечно-элементная программа «СТАРТ» (ЦКТИ им. Ползунова).

Расчеты выполнялись при следующих входных данных: 1) геометрические размеры трубопровода; 2) размеры и расположение отводов, трубопроводной арматуры; 3) расположение, тип, упругие характеристики опор и компенсаторов; 4) коэффициенты трения в опорах; 5) сечение и материал труб; 6) избыточное внутреннее давление; 7) температура труб в рабочем и монтажном состояниях; 8) смещения концевых и промежуточных опор; 9) вес труб, тепловой изоляции и транспортируемого продукта и другие статические воздействия на трубопровод. Выходными данными являются: перемещения и напряжения в заданных точках паропровода, деформации компенсаторов и т. д.

Установлено, что в ряде расчетных случаев эксплуатационного нагружения паропровода (выполнен расчет 10 вариантов), включая повышенную нагруженность и аварийные ситуации (нарушение крепления, повышение температуры), превышение уровня допускаемых напряжений в зоне гиба № 4 достигает 60 %. Варианты выполненных расчетов предусматривали исключение работы пружинной подвески над гибом № 4, что приводит к его перегрузке, так же как и ограничение перемещений при защемлении «мертвой» опорой при различных условиях нагружения. Температурная история свидетельствует о неоднократном превышении эксплуатационной температуры острого пара 545 °С в 1998-2003 г.г., тогда как расчет паропровода показывает, что при 570 °С фактическая толщина стенки оказывается заниженной. Таким образом, превышение температуры острого пара проявляется как дополнительный фактор, повлиявший на разрушение гиба. Весьма ощутимо и снижение его прочностных характеристик в результате коррозионного растрескивания при ползучести.

Расчеты на прочность, трещиностойкость и ресурс рубашки адсорбера (см. рисунок 3) с коррозионными повреждениями велись в несколько этапов.

1. Оценка статической прочности осуществлялась путем проверки по величине допускаемого давления [Р], допускаемой минимальной толщины стенки [5], допускаемого напряжения [о} соответствующих условий прочности:

На основе результатов статических расчетов сделан вывод о том, что конструкция на момент обследования технического состояния сохраняет несущую способность. Однако для полной и достоверной оценки состояния адсорбера необходимы уточненные расчеты циклической прочности и остаточного ресурса с учетом наличия трещин коррозионного происхождения.

2. Поверочный расчет на коррозионно-статическую трещиностойкость в связи с обнаружением в нижней части адсорбера коррозионных трещин был

проведен по условию: К[с- Экспериментально определено, что для стали 10Х17Н13М2Т ЛГ1С=12 МПаТм. Величина с учетом размеров выявленных трещин рассчитывалась формуле:

К, =[Р-й/(25)] (Л/л- а/0) г(О, где 0 = 1+1,464(а/С)!-65.

Проверка условия коррозионно-статической трещиностойкости показала достаточно высокий уровень коэффициента запаса по значениям КИН.

3. Оценка числа циклов до разрушения корпуса адсорбера с трещиноподобными дефектами производилась по формуле:

N = -

1

1

Лт-1)П (т-2)12

нр

(т-г)-С-МтП-Аат

где константы уравнения Пэриса (по

результатам испытаний образцов с коррозионными повреждениями от воздействия наводороженной коррозионной среды); а® — глубина трещины (00=4 мм); Окр-7,8 ММ - критическая глубина трещины; М = 1,21 • ^/¡3 -геометрический параметр трещины; Л(Т = (1 — г) • <7 - амплитуда колебаний напряжений в стенке; г = Рр!Р„р = 0,8 - коэффициент асимметрии цикла.

По результатам расчетов построены номограммы усталостного разрушения при варьировании длин трещин в пределах от 0,5 мм до 5 мм (с учетом прибавки на коррозию, равной 1 мм) с шагом 0,5 мм. На основе этих номограмм сделано заключение об остаточном ресурсе адсорбера.

4. Для определения дальнейшей возможности эксплуатации конструкции был проведен поверочный расчет остаточного ресурса адсорбера при малоцикловом нагружении. Остаточный ресурс при коррозионном

повреждении Тост= мм/год - скорость коррозии, щ -

коэффициент запаса) составил

Коэффициент исчерпания ресурса при фактической наработке адсорбера Л^ и расчетном допускаемом числе циклов нагружения Лр определялся как:

N

7/ф=Г-и>-У;

1

0,25Е{\г\(1)-кие)

' р % .

Амплитудные напряжения для 1-го цикла нагружения и значения разрушающей деформации определялись по формулам:

Параметр предельной пластичности определялся по

средним экспериментальным значениям относительного сужения ц/. Предел выносливости определен как а расчетный допускаемый

ресурс - как

N = N (\ - /}) с поправкой р = К ■lgN

на воздействие

коррозионной среды. Фактическая наработка составила ДОф=8,75-10 циклов.

Таким образом, коэффициент исчерпания ресурса составил Nc =0,94. Это означает, что конструкция исчерпала свой ресурс на 94%, и остаточный ресурс составляет 6%, то есть 1,6 года, что предусматривает ремонт или замену адсорбера. Проведенные исследования и расчеты были использованы в НПП «СибЭРА» при подготовке заключения о техническом состоянии адсорбера, эксплуатирующегося в АО «Сибволокно» (г. Зеленогорск).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен причинно-следственный анализ отказов ряда элементов технологического оборудования в условиях коррозионно-механического разрушения; по результатам механических испытаний образцов, химических, металлографических, фрактографических и других методов анализа установлены причины их разрушений и основные виды предельного состояния.

2. Экспериментально установлены зависимости изменения характеристик механических свойств и склонность к коррозионному растрескиванию (по времени до разрушения) мартенситно-стареющей стали типа 03Х11Н10М2Т-ВД при различных режимах термической и термоциклической обработки. Повышение механических свойств и стойкости стали к коррозионному растрескиванию обеспечивается при следующих режимах: пятикратная термоциклическая обработка 750 °С 1 ч (после закалки с 1050 °С, 1 ч + 950 °С, 1 ч) с последующим старением 45(Н-530 °С 5 Ч.

3. На основе уравнения предельного состояния по величине допускаемого давления получена уточненная диаграмма нормирования размеров коррозионных дефектов по степени их опасности для оболочковых конструкций высокого давления.

4. Произведен расчет напряженно-деформированного и предельного состояния паропровода острого пара из стали 12Х1МФ в различных штатных и аварийных условиях эксплуатации с определением напряжений в локальных точках конструкций и разработкой рекомендаций по оптимальным режимам нагружения.

5. Осуществлены расчеты показателей прочности, трещиностойкости и остаточного ресурса адсорбера с оценкой уровня разрушающих напряжений на основе методов механики разрушения и экспертных данных об эксплуатационных повреждениях в условиях коррозионно-механического воздействия.

6. Результаты причинно-следственного анализа отказов использованы при подготовке экспертных заключений о причинах разрушений и при проведении диагностики технического состояния элементов конструкций и оборудования с коррозионными повреждениями. Осуществлено внедрение результатов исследований в экспертной организации Ростехнадзора НПП «СибЭРА», ФГУП «Красмаш» и в ЮТУ, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Готовко С. А. Исследование причин и механизмов разрушения труб теплообменников нефтеперерабатывающего оборудования / В. В. Москвичев, А. С. Мишин, С. А. Готовко // Вести. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 7: Машиностроение. - Красноярск, 1997. - С. 20-25.

2. Готовко С. А. Модели и уравнения предельного состояния коррозионного растрескивания / В. В. Москвичев, С. А. Готовко // Тез. докл. межд. конф. «Математические модели и методы их исследования». -Красноярск: КГУ, 1997.-С. 131.

3. Готовко С. А. Исследование износостойкости валка с наплавкой аустенитной сталью 04Х19Н11МЗ / Ю. Г. Новосельцев, В. А. Падар, С. А. Готовко // Тез. докл. научно-практич. конф. «Качество продукции машиностроения» в Краснояр. гос. техн. ун-те. - Красноярск, 1998. - С. 85.

4. Готовко С. А. Схематизация коррозионных дефектов и оценка условий разрушения труб и сосудов давления / В. В. Москвичев, С. А. Готовко // Вести. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 21: Машиностроение. - Красноярск, 2000.-С. 3-8.

5. Готовко С. А. Особенности коррозионно-механического разрушения сталей 18-10 на примере элементов нефтеперерабатывающего оборудования / С. А. Готовко // Тр. науч. меропр. «Природно-техногенная безопасность Сибири». - Красноярск: ИПЦ ЮТУ, 2001. - Т. 2 - С. 169-174.

6. Готовко С. А. Закономерности и модели кинетики коррозионно-механического разрушения сталей / С. А. Готовко // Вести. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 29: Машиностроение. - Красноярск, 2002. - С. 20-25.

7. Готовко С. А. Исследования разрушения элементов теплообменника технологической линии крекинга на нефтеперерабатывающем заводе / В. В. Москвичев, М. А. Лубнин, С. А. Готовко // Технология машиностроения. -2003. - № 1 . - С. 53-56.

8. Готовко С. А. Оценка остаточного ресурса адсорбера по результатам технического диагностирования / А. П. Черняев, А. М. Лепихин, Е. В. Анискович, В. В. Москвичев, С. А. Готовко // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 32: Машиностроение. - Красноярск, 2003. - С. 137-147.

9. Готовко С. А. Оценка склонности к коррозионному разрушению под напряжением мартенситно-стареющей стали / С. А. Готовко // II Евразийский симпозиум по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата: Сб. науч. тр. / ЯФГУ. - Якутск, 2004. - Ч. I. - С. 88-96.

10. Готовко С. А. Стойкость стали 03Х11Н10М2Т к коррозионному растрескиванию, подвергнутой упрочняющей термической обработке / С. А. Готовко // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 36: Машиностроение. -Красноярск, 2004, - С. 132-135.

Учебно-методические разработки:

1. Готовко С. А. Растровый электронный микроскоп и электронная фрактография: Методические указания / Сост. В. И. Темных, С. А. Готовко. -Красноярск: КГТУ, 1997. - 20 с.

2. Готовко С. А. Микрорентгеноспектральный анализ материалов на растровом электронном микроскопе РЭМ- 100У: Методические указания / Сост.

B. И. Темных, С. А. Готовко. - Красноярск: КГТУ, 1999. - 14 с.

3. Готовко С. А. Просвечивающая и растровая электронная микроскопия: Учебное пособие / В. И. Темных, Г. М. Зеер, Е. М. Артемьев, Н. Э. Лямкина,

C. А. Готовко. - Красноярск: КГТУ, 2000. - 80 с.

Соискатель:

Подписано в печать « /У » 2005 Г.

Формат 60*84/16

Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ §0. Отпечатано в типографии КГТУ 660074, Красноярск, ул. Киренского, 26

ош-оюз

19 МАЙ 2005

Введение.

1 Механизмы и механика коррозионно-механического разрушения.

1.1 Влияние напряженно-деформированного состояния, коррозионной среды и металлургических факторов на процессы коррозионно-механического разрушения.

1.2 Модели коррозионно-механических процессов на базе критериев механики разрушения.

1.3 Особенности испытаний на трещиностойкость и металлографические исследования в условиях коррозионного растрескивания.

2 Комплексный анализ коррозионно-механических разрушений элементов технологического оборудования.

2.1 Разрушение элементов теплообменника технологической линии крекинга на нефтеперерабатывающем заводе.

2.2. Разрушение гиба паропровода теплоэнергетического оборудования

2.3 Разрушение труб технологического газопровода.

2.4 Исследование коррозионного растрескивания адсорбера на стадии технического освидетельствования.

2.5 Обобщение результатов анализа коррозионно-механических разрушений.

3 Оценка стойкости сталей к коррозионно-механическим разрушениям

3.1 Сопротивление разрушению коррозионно-стойких сталей.

3.2 Оценка склонности к коррозионному разрушению под напряжением мартенситно-стареющей стали.

4 Оценка прочности и ресурса элементов технологического оборудования в условиях коррозионно-механического воздействия.

4.1 Критерий разрушения и схематизация коррозионных дефектов.

4.2 Поверочные расчеты на прочность трубопровода острого пара на г} стадии экспертизы причин аварии.

4.3 Расчеты на прочность и оценка ресурса рубашки адсорбера с коррозионными повреждениями.

Выводы.

Список принятых сокращений.

Актуальность работы обусловлена проблемой безопасной эксплуатации технологического оборудования при значительных коррозионно-механических повреждениях в условиях исчерпания проектного ресурса. Коррозионные процессы сопровождаются существенным снижением характеристик механических свойств, связанным с накоплением повреждений структуры сталей и сплавов. Воздействию коррозионно-механического разрушения и ее опаснейшего вида - коррозионного растрескивания - подвергаются трубопроводы и сосуды давления ТЭЦ, АЭС, ГРЭС, нефтеперерабатывающие агрегаты, аппараты химического производства и т. д.

Конструкционная прочность и безопасность промышленных объектов во многом обеспечивается путем предотвращения или замедления коррозионного разрушения элементов при эксплуатации. Применение специальных сталей, термической обработки и средств антикоррозионной защиты не всегда решает указанные задачи в полном объеме. Существующие расчетные методики оценки коррозионной стойкости элементов эксплуатируемых конструкций и оборудования не полностью учитывают кинетику коррозионных повреждений.

Данные обстоятельства, а также высокий уровень отказов, значительные экономические потери, сложность ремонта и восстановления элементов технологического оборудования (паропроводов, теплообменников, пучков труб, сосудов высокого давления и т. д.), требуют проведения дополнительных научных исследований кинетики повреждений, механизмов коррозионного разрушения, причин отказов. Последующая комплексная оценка параметров предельных состояний и критических размеров дефектов на базе методов механики разрушения дает новые возможности для расчетного обоснования проектного и остаточного ресурсов указанных элементов.

Основанием для выполнения работы послужили:

- Федеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения»; подпрограмма 08.02 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф (проект 1.5.2 «Создание научных основ безопасности по критериям механики разрушения для проектных, запроектных и гипотетических аварий» 1991-2000 г.г.);

- план НИР Научного совета РАН по комплексной программе «Машиностроение» (1998-2002 г.г.).

Исследования выполнялись при непосредственном участии автора на кафедрах «Диагностика и безопасность технических систем», «Оборудование и технология сварочного производства» Красноярского государственного технического университета, в Институте вычислительного моделирования СО РАН, Научно-производственном предприятии «СибЭРА» и на ФГУП «Красмаш».

Целью работы является развитие методов расчета на прочность и оценки остаточного ресурса элементов технологического оборудования для обеспечения его безаварийной эксплуатации при накопленных коррозионно-механических повреждениях. Задачи исследования.

1 Установить закономерности коррозионно-механического разрушения на примерах элементов технологического оборудования.

2 Установить закономерности коррозионного растрескивания на изделиях, изготавливаемых из мартенситно-стареющей стали, подвергнутых термической обработке разного уровня.

3 Определить уровни максимальных напряжений в локальных точках элементов технологического оборудования, приводящие к возникновению и критическому развитию коррозионного растрескивания.

4 Разработать методики оценки остаточного ресурса технологического оборудования при накопленных повреждениях.

Методы исследования: механики разрушения (МР), механических испытаний, ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание, металлографии, электронной фрактографии, химического, газового и рентгеноструктурного анализа, неразрутающего контроля.

Научная новизна и основные научные результаты, защищаемые автором:

1 Закономерности образования коррозионно-механических дефектов в микро- и макроструктуре материалов технологического оборудования, возникающих под воздействием факторов технологических процессов (температуры, давления, коррозионной среды и т. д.), способствующих ускоренному развитию коррозионных трещин, установленные методами дефектоскопии, металлографии и фрактографии разрушенных образцов и изделий.

2 Обеспечены максимальные уровни характеристик механических свойств и повышенное сопротивление мартенситно-стареющей стали типа 03X11Н10М2Т-ВД коррозионному растрескиванию при определенных технологических режимах термической и термоциклической обработки, установленных по результатам ускоренных коррозионных испытаний образцов.

3 Развита методика нормирования размеров дефектов по степени их опасности в локальных точках технологического оборудования в виде оболочечных конструкций, работающих под давлением, при достижении критического уровня интенсивности напряжений.

4 Уточнены методы поверочных расчетов показателей прочности, трещиностойкости и остаточного ресурса оболочечных конструкций в запроектных сроках эксплуатации на основе анализа данных технической экспертизы, расчетов напряженно-деформированных состояний и оценки уровня разрушающих напряжений в условиях коррозионно-механических воздействий.

Практическая значимость диссертационной работы:

• Для ряда конструкционных сталей, используемых при изготовлении оборудования, эксплуатируемого в условиях коррозионного воздействия, проведено обобщение характеристик сопротивления коррозионномеханическому разрушению, обеспечивающее выполнение расчетов остаточной прочности и ресурса;

• Для мартенситно-стареющей стали типа 03Х11Н10М2Т получены характеристики сопротивления коррозионному разрушению при оптимальных режимах термической обработки;

• Результаты причинно-следственного анализа отказов использованы при подготовке экспертных заключений о причинах разрушений и при проведении диагностики технического состояния элементов конструкций и оборудования с коррозионными повреждениями;

• Полученные результаты использованы при разработке учебных пособий и методических указаний к проведению лабораторных работ по дисциплинам «Теория сварочных процессов», «Методы структурного анализа и контроль качества изделий», «Управление качеством продукции». Указанные курсы входят в учебные планы по направлению 651400 — «Машиностроительные технологии и оборудование» (спец. 1205.00 — «Оборудование и технология сварочного производства» и 1206.00 — «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановление деталей машин и аппаратов») и 030000 «Педагогические специальности» (спец. 030500.07 «Профессиональное обучение (Материаловедение и обработка материалов)»).

Внедрение результатов исследований осуществлено в экспертной организации Ростехнадзора Hi 111 «СибЭРА», ФГУП «Красмаш» и в КГТУ, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

Достоверность и обоснованность научных результатов работы обеспечивается их соответствием экспериментальным данным и результатам поверочных расчетов, сопоставимостью с известными результатами других авторов. Достоверность результатов, полученных неразрушающими методами контроля, достигается использованием высокоточных методов испытаний, сертифицированных средств измерений и испытательного оборудования.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования, разработке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов. При проведении экспериментальных работ и экспертиз разрушений элементов промышленного оборудования принимали участие специалисты ФГУП «Красмаш», НИЦТДЭС «Регионтехсервис», НПП «СибЭРА», которым автор выражает глубокую благодарность за оказанную помощь.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международной конференции «Математические модели и методы их исследования» (Красноярск, 1997 г.); научно-практической конференции «Качество продукции машиностроения» (Красноярск, 1998); научных мероприятиях «Природно-техногенная безопасность Сибири» (Красноярск, 2001); VII Международной конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» (Красноярск, 2003); II Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2004); научном семинаре «Проблемы конструкционной прочности» Отдела машиноведения ИВМ СО РАН (Красноярск, 2001, 2004); научно-методическом семинаре кафедры «Оборудование и технология сварочного производства», научно-техническом семинаре аспирантов и соискателей механико-технологического факультета КГТУ (Красноярск, 2004).

Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в 8 статьях, 2 тезисах конференций и отражено в учебно-методических пособиях.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. Основное содержание и выводы изложены на 122 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 56 рисунков и 26 таблиц, а также приложения на 26 страницах, включая акты внедрения. Список литературы включает 199 наименований.

Основные результаты и выводы

1 Проведен причинно-следственный анализ отказов ряда элементов технологического оборудования в условиях коррозионно-механического разрушения; по результатам механических испытаний образцов, химических, металлографических, фрактографических и других методов анализа установлены причины их разрушений и основные виды предельного состояния.

2 Экспериментально установлены зависимости изменения характеристик механических свойств (ао,2, ав) и склонность к коррозионному растрескиванию (по времени до разрушения) мартенситно-стареющей стали типа 03X11Н10М2Т-ВД при различных режимах термической и термоциклической обработки. Повышение механических свойств и стойкости стали к коррозионному растрескиванию обеспечивается при следующих режимах: пятикратная термоциклическая обработка 750 °С 1 ч (после закалки с 1050 °С, 1 ч + 950 °С, 1 ч) с последующим старением 450-530 °С 5 ч.

3 На основе уравнения предельного состояния по величине допускаемого давления получена уточненная диаграмма нормирования размеров коррозионных дефектов по степени их опасности для оболочковых конструкций высокого давления.

4 Произведен расчет напряженно-деформированного и предельного состояния паропровода острого пара из стали 12Х1МФ в различных штатных и аварийных условиях эксплуатации с определением напряжений в локальных точках конструкций и разработкой рекомендаций по оптимальным режимам нагружения.

5 Осуществлены расчеты показателей прочности, трещиностойкости и остаточного ресурса адсорбера с оценкой уровня разрушающих напряжений на основе методов механики разрушения и экспертных данных об эксплуатационных повреждениях в условиях коррозионно-механического воздействия.

6 Результаты причинно-следственного анализа отказов использованы при подготовке экспертных заключений о причинах разрушений и при проведении диагностики технического состояния элементов конструкций и оборудования с коррозионными повреждениями. Осуществлено внедрение результатов исследований в экспертной организации Ростехнадзора НЛП «СибЭРА», ФГУП «Красмаш» и в КГТУ, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

Список принятых сокращений

ВО — водородное охрупчивание;

ВР - внецентровое растяжение;

ВТО - восстановительная термообработка;

ЗТВ — зона термического влияния;

КДР - кинетическая диаграмма растрескивания;

КДУР — кинетическая диаграмма усталостного разрушения;

КИ - консольный изгиб;

КИН — коэффициент интенсивности напряжений;

КМР - коррозионно-механическое разрушение;

КР - коррозионное растрескивание;

КС - коррозионная среда;

КУ — коррозионная усталость;

МКК — межкристаллитная коррозия;

МСС - мартенситно-стареющая сталь;

ОР - осевое растяжение;

ПАВ — поверхностно-активные вещества;

ППД — поверхностная пластическая деформация;

РЭМ - растровый электронной микроскоп;

СОП — свежеобразующаяся поверхность;

СРТ - скорость роста трещины;

ТО - термическая обработка;

ТЦО — термоциклическая обработка;

1. Василенко, И. И. Коррозионное растрескивание сталей / И. И Василенко, Р. К. Мелехов. Киев: Наук. Думка, 1977. - 265 с.

2. Романив, О. Н. Механика коррозионного разрушения конструкционных сплавов/О.Н. Романив, Г.Н. Никифорчин.-М.: Металлургия, 1986. —294 с.

3. Вороненко, Б. И. Коррозионное растрескивание под напряжением низколегированных сталей (Обзор). I. Критерии и методы исследования / Б. И. Вороненко // Защита металлов. 1997. - Т. 33, № 2. - С. 132-143.

4. Стеклов, О. И. Прочность сварных конструкций в агрессивных средах / О. И. Стеклов. -М.: Машиностроение, 1976. 200 с.

5. Паршин, А. М. Коррозия металлов в ядерном машиностроении / А. М. Паршин, А. Н. Тихонов. СПб.: Политехника, 1994. - 96 с.

6. Похмурский, В. И. Коррозионная усталость металлов / В. И. Похмурский. — М.: Металлургия, 1985. 207 с.

7. Романов, В. В. Коррозионное растрескивание металлов / В. В. Романов. — М.: Машгиз, 1960.-180 с.

8. Рябченков, А. В. О природе коррозионного растрескивания аустенитных сталей и основных факторах, влияющих на этот процесс / А. В. Рябченков, В. И. Герасимов, В. П. Сидоров // Защита металлов. 1966. - Т. 2, № 3. — С. 257-278.

9. Скалли, Дж. Коррозионное растрескивание / Дж. Скалли // Механика: новое в зарубежной науке. Вып. 17: Механика разрушения. Разрушение материалов. Перев. с англ. под ред. Р. В. Гольдштейна. - М: Мир, 1979. — С. 82-108.

10. Энгель, Л. Растровая электронная микроскопия. Разрушение / Л. Энгель, Г. Клингеле. М.: Металлургия, 1986. — 352 с.

11. Лихтман, В. И. Физико-химическая механика материалов / В. И. Лихтман, Е. Д. Щукин, П. А. Ребиндер. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 302 с.

12. Карпенко, Г. В. Коррозионное растрескивание сталей / Г. В. Карпенко, И. И. Василенко. Киев: Техшка, 1971. - 192 с.

13. Панасюк, В. В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами / В. В. Панасюк. — Киев: Наукова думка, 1968. 245 с.

14. Горюнов, Ю. В. Эффект Ребиндера / Ю. В. Горюнов, Н. В. Перцов, Б. Д. Сумм. М.: Наука, 1966. - 128 с.

15. Карпенко, Г. В. Влияние активных жидких сред на выносливость стали / Г. В. Карпенко. Киев: Изд-во АН УССР, 1955. - 207 с.

16. Стеклов, О. И. О роли температурных напряжений и деформаций в процессе коррозионного растрескивания / О. И. Стеклов // Защита металлов. 1973. - Т. 9. - С. 318-321.

17. Хор, Т. Сб. Коррозионное растрескивание и хрупкость / Т. Хор, Дж. Хайнс. -М.: Машгиз, 1961. 104 с.

18. Акользин, П. А. Коррозия конструкционных материалов ядерных тепловых энергетических установок / П. А. Акользин, В. В. Герасимов. — М.: Высш. шк., 1963.- 160 с.

19. Thomas, К. С. / К. С. Thomas, К. M. Ferrary, R. J. Allio // Corrosion. 1964. -№ 20. - P. 89.

20. Маричев, В. А. Влияние концентрации NaCl и рН на рост трещин при коррозионном растрескивании высокопрочной стали СП28 / В. А. Маричев // Защита металлов. 1975. - Т. 11, № 3. - С. 296-299.

21. Маричев, В. А. О влиянии механических напряжений на скорость распространения трещин при коррозионном растрескивании высокопрочной стали СП28 / В. А. Маричев, И. JI. Розенфельд // Защита металлов. 1974. - Т. 10, № з. с. 276-279.

22. Розенфельд, И. J1. Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов / И. J1. Розенфельд, К. А. Жигалова. М.: Металлургия, 1968. - 95 с.

23. Герасимов, В. В., Исследование механизма коррозионного растрескивания стали 1Х18Н9Т / В. В. Герасимов, К. А. Попова // Сб. Коррозия реакторных материалов, под ред. В. В. Герасимова. М.: Госатомиздат, 1960. — С. 102.

24. Герасимов, В. И. Влияние рН раствора на коррозионное растрескивание аустенитных сталей / В. И. Герасимов // Защита металлов. — 1968. — Т. 4. — С. 441-444.

25. Bengt, А. / A. Bengt // Corrosion. 1962. - № 18. - P. 425.

26. Philips, J. H. / J. H. Philips, W. J. Singley // Corrosion. 1959. -№ 15. - P. 18.

27. Акользин, П. А. Коррозионное растрескивание аустенитных сталей / П. А. Акользин, В. Н. Гуляев. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1963. 137 с.

28. Смяловски, М. Влияние водорода на свойства железа и его сплавов / М. Смяловски // Защита металлов. 1967. - Т. 3. - С. 267-291.

29. Parkins, R. N. / R. N. Parkins, R. Usher // First International Congress on Metallic Corrosion. Butterworths, 1961. - P. 289.

30. Ажогин, Ф. Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей / Ф. Ф. Ажогин. М.: Металлургия, 1974. - 256 с.

31. Берман А. Ф. Структура отказов уникальных механических систем: Дис.докт. техн. наук: 01.02.06 / А. Ф. Берман. Иркутск, 1994. — 524 с.

32. Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов: Сб. науч. тр. — Пер. с англ. / Под ред. К. JI. Брайента, С. К. Бенерджи М.: Металлургия, 1988. — 552 с.

33. Карпенко, Г. В. Влияние среды на прочность и долговечность металлов / Г. В. Карпенко Киев: Наук, думка, 1976. - 125 с.

34. Петров, JI. Н. О механизме локальной коррозии в трещинах коррозионного растрескивания / JI. Н. Петров // Физико-химическая механика материалов. 1990.-№4.-С. 3-8.

35. Улиг, Г. Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику: Пер. с англ. / Под ред. А. М. Сухотина / Г. Г. Улиг, Р. У. Реви. — Л.: Химия, 1989. Пер. изд. США, 1985.-456 с.

36. Гольдштейн, Р. В. Некоторые вопросы механики разрушения крупногабаритных конструкций. Дополнение / Р. В. Гольдштейн // Механика разрушения: Разрушение конструкций. Ред. Д. Тэплин. — М.: Мир, 1980.-С. 228-255.

37. Коррозия: Справ, изд. / Под ред. JT. П. Шрайера. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1981. - 632 с.

38. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: Справочник в 2-х т. / Под ред. А. А. Герасименко. — М.: Машиностроение, 1987. 686 с. - Т. 1.

39. Clark, W. D. Avoiding Stress Corrosion Cracking / W. D. Clark, A. Carcknell // Chemical Engineering June. 1984. - № 29. - P. 69-71.

40. Сафронов, С. В. Склонность к хрупкому разрушению металла крупногабаритной конструкции / С. В. Сафронов, В. Г. Будуева, А. В. Клубочкин // Физико-химическая механика материалов. 1990. — № 2. - С. 74-79.

41. Романив, О. Н. Усталость и трещиностойкость конструкционных материалов при воздействии коррозионных сред и водорода / О. Н. Романив, Г. Н. Никифорчин // Надежность и долговечность машин и сооружений. 1990. - № 18. - С. 23-30.

42. Айкемайер, Й. Влияние коррозионной среды на рост малых трещин / Й. Айкемайер, Ф. Шлет // Физико-химическая механика материалов. — 1990. — №2.-С. 13-20.

43. Алави, X. Распространение трещины при коррозионной усталости сталей в различных средах / X. Алави, А. Раджаб, М. Шабан // Современное машиностроение. Сер. Б. 1989. - № 11. - С. 9-16.

44. Болотин, В. В. Прогнозирование роста трещин коррозионной усталости / В.

45. B. Болотин, А. С. Рябцев, А. С. Шубин // Машиноведение. — 1989. — № 2. —1. C. 16-23.

46. Дранченко, Б. Н. Поляризационно-оптические исследования напряжений в трубопроводах с поверхностными дефектами / Б. Н. Дранченко, Б. Б.

47. Портнов, А. В. Селезнев, С. Н. Комарова // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1991. — № 1. - С. 58-65.

48. Марголин, Б. 3. Анализ зарождения и развития усталостного разрушения в перлитных сталях / Б. 3. Марголин, В. А. Швецова // Проблемы прочности. -1990.-С. 12-21.

49. Матвиенко, Ю. Г. Повреждаемость и синэнергетические представления в задачах механики разрушения / Ю. Г. Матвиенко // Физико-химическая механика материалов. 1990. - № 1. - С. 31-37.

50. Мэтьюз, В. К. Влияние окружающей среды на процесс зарождения усталостных трещин в стали 2,25Сг-1Мо и нержавеющей стали 316L / В. К. Мэтьюз, Т. С. Гросс // Современное машиностроение, серия Б. — 1989. — № 5.-С. 26-32.

51. Стакян, М. Г. Об уравнении кривой коррозионной усталости конструкционных сталей / М. Г. Стакян, Г. А. Манукян // Физико-химическая механика материалов. 1990. - № 5. - С. 57-60.

52. Тетельман, А. С. Разрушение высокопрочных материалов / А. С. Тетельман, А. Эвили // Разрушение. М.: Мир, 1976. - № 6. - С.144-180.

53. Похмурский, В. И. Общие аспекты коррозионной усталости металллов и сплавов / В. И. Похмурский // ФХММ. № 4. - 1979. - с. 3-13.

54. Похмурский, В. И. Коррозионно-усталостная прочность стали и методы ее повышения / В. И. Похмурский. Киев: Наукова думка, 1982. — 246 с.

55. Бабей, Ю. И. Защита стали от коррозионно-механического разрушения / Ю. И. Бабей, Н. Г. Сопрунюк. Киев: Техшка, 1981. - 125 с.

56. Иванова, В. С. Природа усталости металлов / В. С. Иванова, В. Ф. Терентьев. М. Металлургия, 1975. - 456 с.

57. Циклические деформации и усталость металлов: В 2-х т.т. / Под ред. В. Т. Трощенко Киев: Наук. Думка. - 1985.

58. Екобори, Т. Микро- и макроподходы в механике разрушения к описанию хрупкого разрушения и усталостного роста трещин / Т. Екобори, О. Коносу, А. Екобори // Механика разрушения: Разрушение конструкций. Ред. Д. Тэплин. М.: Мир, 1980. - С. 148-167.

59. Нахапетян, Е. Г. Контроль и диагностирование технологического оборудования / Е. Г. Нахапетян // Проблемы машиностроения и надежности. 1990. - № 4. - С. 97-105.

60. Романив, О. Н. Некоторые особенности распространения трещин в закаленных сталях при замедленном разрушении / О. Н. Романив, В. А. Дудин, Ю. В. Зима // Физ.-хим. механика матер. 1970. - Т. 6, № 1. — С. 25.

61. Маричев, В. А. О росте трещин при коррозионном растрескивании высокопрочных материалов / В. А. Маричев // Защита металлов. 1975. —Т. XI, №2. -С. 139-150.

62. Круфи, А. Скорость высвобождения энергии деформации трещины при увеличении ее размера на конечную величину в упругопластической среде /

63. A. Круфи, Дж. Райе // Механика разрушения: Разрушение материалов. Ред. Д. Тэмплин. М.: Мир, 1980. С. 19-39.

64. Cherepanov, G. Р / G. P. Cherepanov, L. V Ershov // Corrosion. 1973. - № 29. -P. 100.

65. Scully, J. C. / J. C. Scully // Métal Sci. J. 1972. - № 6, - P. 238.

66. Владимиров, В. И. Зарождение трещин на встречных дислокационных скоплениях / В. И. Владимиров, Ш. X. Ханнанов // Проблемы прочности. -1973.-№5.-С. 62.

67. Маричев, В. А. Использование линейной механики разрушения при изучении коррозионного растрескивания высокопрочных материалов /

68. B. А. Маричев // Защита металлов. 1973 - T. IX, № 6. - С. 650-665.

69. Beachem, С. D. Stress Corrosion Testing / С. D. Beachem, В. F. Brown // ASTM STP 425. Baltimore, 1967. - P. 31.

70. Carter, С. S. / С. S. Carter, D. G. Farwick, А. M. Ross // Corrosion. 1971. - № 27 - P. 44.

71. РД 50-345-82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. — М.: Изд-во стандартов, 1983. 96 с.

72. Ярема, С. Я. Аналитическое описание диаграммы усталостного разрушения материалов / С. Я. Ярема, С. И. Микитишин // ФХММ. Т. 11. - 1975 - № 6.-С. 47-54.

73. Болотин, В. В. Моделирование роста трещин коррозионной усталости / В. В. Болотин, В. М. Ковех, А. А. Шипков // Проблемы машиностроения и надежности машин: Надежность, прочность машин и конструкций. — 1998. -№ 5.-С. 67-71.

74. Вассерман, Н. Н. Исследование и моделирование кинетики развития коррозионно-усталостных трещин / Н. Н. Вассерман, В. А. Меркушев, В. С. Неманов // ФХММ. 1977. - Т. 13, № 3. - С. 12-15.

75. Гнып, И.П. Феноменологические аспекты влияния параметров циклического нагружения на коррозионно-усталостный рост трещин / И. П. Гнып // ФХММ. 1984. - Т. 20, № 4. - С. 40-43.

76. Романив, О. Н. О закономерностях роста трещин при коррозионной усталости сталей / О. Н. Романив // ФХММ. 1980. - Т. 16, № 3. - С. 14-29.

77. Похмурский, В. И. Влияние параметров циклического нагружения и водных сред на скорость роста трещин в сталях / В. И. Похмурский, И. П. Гнып // ФХММ. 1985. - Т. 21, № 3. - С. 29-37.

78. Лунин, В. В. Новые методы изучения коррозионного растрескивания конструкционных материалов / В. В. Лунин, В. А. Маричев // Физ—хим. механика материалов. 1980. — Т. 16, № 1. — С. 23.

79. Gurevich, S. Е. Adv. Fract Res. / S. E. Gurevich, L. J. Epidovich // Proc. 6th Int. Gonf. Fract. (ICF6). New Delhi, 1984. V. 4. - Oxford et al., 1984. - P. 246.

80. Козырев, В. Н. Влияние концентраторов напряжений на коррозионное растрескивание трубных сталей в сероводородосодержащей среде / В. Н. Козырев // Физ-хим. механика материалов. 1981. - Т. 17. № 2. - С 103.

81. ГОСТ 5272-68. Коррозия металлов. Термины. М.: Изд-во стандартов, 1985.-23 с.

82. ГОСТ 9.908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости-М.: Изд-во стандартов, 1990.-31 с.

83. ГОСТ 9.914-91. Единая система защиты от коррозии и старения. Стали коррозионностойкие аустенитные. Электрохимические методы определения стойкости против межкристаллитной коррозии. — М.: Изд-во стандартов, 1991. 16 с.

84. ГОСТ 6032-89. Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы испытания на стойкость против межкристаллитной коррозии. М.: Изд-во стандартов, 1990.-42 с.

85. Паркинс, Р. Н. Методы испытания на коррозию под напряжением / Р. Н. Паркинс, Ф. Мацца, Ж. Ж. Ройела, Ж. К. Скалли // Защита металлов. — 1973.- Т. IX.-С. 515-540.

86. Brown, В. F / В. F. Brown // Metallurgical Reviews. 1968. - V. 13. - P. 171.

87. Браун, У. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации / У. Браун, Дж. Сроули. — М.: Мир, 1972.-С. 54.

88. Brown, В. F. / В. F. Brown // Materials Research and Standards. 1966. — № 6. -P. 129.

89. Berggreen, J. / J. Berggreen // Werkstoffe und Korrosion. 1970. - № 21. — P.640.

90. ГОСТ 9.903-81. Единая система защиты от коррозии и старения. Стали и сплавы высокопрочные. Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 22 с.

91. Steigerwald, Е. А. / Е. A. Steigerwald //, Proc. ASTM. 1960. - № 60. - P. 750.

92. Steigerwald, E. A. / E. A. Steigerwald, G. L. Hanna // Proc. ASTM. 1962. - № 62.-P. 885.

93. Sparkes, G. M. / G. M. Sparkes, J. C. Scully // Corros. Sci. 1971. - № 11. - P.641.

94. Sandoz, G. / G. Sandoz // Met. Trans. 1971. - № 2. - P. 1055.

95. Procter, R. P / R. P. Procter, H. W. Paxton // Corros. Sci. 1971. - № 11.-P. 723.

96. Novak, S. N / S. N. Novak, S. T. Rolfe // Corrosion. 1970. - № 26. — P. 121.

97. Syrett, В. С. / В. C. Syrett // Corrosion. 1971. - № 27. - P. 270.

98. Mulherin, J. H. Stress Corrosion Testing / J. H. Mulherin // ASTM STP 425, Baltimore, 1967.-P. 66.

99. ГОСТ 26294-84. Соединения сварные. Методы испытаний на коррозионное растрескивание. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 11 с.

100. ГОСТ 9.905-82. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1983.-5 с.

101. Лаборатория металлографии / Е.В. Панченко, Ю.А. Скаков, К.В. Попов, Б.И. Кример, П.П. Арсентьев. М.: ГНТИ, 1957 - 384 с.

102. Левин, Е.Е. Микроскопическое исследование металлов: практическое руководство / Е.Е. Левин. М.: ГНТИ машиностроительной литературы, 1951.- 182 с.

103. Скворцов, Г. Е. Микроскопы / Г. Е. Скворцов, В. А. Панов, Поляков Н. И. — М.: Машиностроение, 1969. 142 с.

104. Шиммель, Г. Методика электронной микроскопии / Г. Шиммель. — М., Мир, 1972-384 с.

105. Гоулдстейн, Дж. Практическая растровая электронная микроскопия / Дж. Гоулдстейн, X. Яковиц. М.: Мир, 1978. - 352 с.

106. Одри, М. Практические методы в электронной микроскопии / М. Одри. — JL: Машиностроение, 1980. 348 с.

107. ЮбУманский, Я. С. Рентгенография металлов и полупроводников / Я. С. Уманский. -М.: Металлургия, 1969. 154 с.

108. Тейлор, А. Рентгеновская металлография / А. Тейлор. — М.: Металлургия, 1967.-187 с.

109. Морис, Ф. Микроанализ и растровая электронная микроскопия / Ф. Морис, J1. Мени, Р. Тиксье. М.: Металлургия, 1985. 385 с.

110. Электронная микроскопия в металловедении / Под ред. Смирновой А. В. — М.: Металлургия, 1985. 387 с.

111. Бернштейн, М. А. Фрактография и атлас фрактограмм / М. А. Бернштейн. — М.: Металлургия, 1982. 189 с.

112. Кальнер, В. Д. Применение микрозондового анализа для исследования металлов и сплавов / В. Д. Кальнер. М.: Машиностроение, 1984. — 36 с.

113. Лякишев, Н. П. Легирующие сплавы и стали с титаном / Н. П. Лякишев. — М.: Металлургия, 1985.-232 с.

114. Гольдштейн, М. И. Специальные стали / М. И. Гольдштейн М.: Металлургия, 1985. - 408 с.

115. Туфанов, Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей и чистых металлов / Д. Г.Туфанов. М., Металлургия, 1973. - 352 с.

116. ПбФеллоуз, Дж. Фрактография и атлас фрактограмм / Дж. Феллоуз. — М., Металлургия, 1982. 488 с.

117. Кашубский, Н. И. Оценка прочности и ресурса, разработка технологии восстановления при экспертизе разрушений элементов теплоэнергетического оборудования: Дис.канд. техн. наук: 01.02.06 / Н. И. Кашубский. Красноярск, 2000. - 125 с.

118. Новицкая, Г. М. Исследование причин повреждений гибов главного паропровода котла БКЗ-210-140Ф / Г. М. Новицкая, Ю. В. Балашов // Электрические станции. 1997. - №8. - С. 64-67.

119. Вайнман, А. Б. Исследование причин хрупкого разрушения гнутого участка паропровода острого пара из стали 12Х1МФ / А. Б. Вайнман, О. Д. Смиян, Н. Н. Калинюк // Электрические станции. 1989. - № 5. - С. 43—47.

120. Соркин, Л. С. Исследование напряженного состояния в гибах труб с учетом предварительных технологических напряжений / Л. С. Соркин // Электрические станции. 1992. - № 7. — С. 24-30.

121. Соркин, Л. С. Исследование остаточных напряжений в трубах, гнутых в холодном состоянии / Л. С. Соркин, Е. А. Тонкий // Энергетик. 1997. — №8.-С. 25.

122. Соркин, Л. С. Напряжения в гибах труб с учетом ползучести / Л. С. Соркин, Е. И. Литвинов, А. Н. Мельничук и др. // Энергетик. 1995. — № 4. — С. 25-26.

123. Балаховская, М. Б. О надежности гибов питательных трубопроводов из стали 15ГС / М. Б. Балаховская, Л. Н. Давлятова, Л. В. Надцына // Электрические станции. 1987. — № 12. — С. 24—26.

124. Нахалов, В. А. Надежность гибов труб теплоэнергетических установок /

125. B.А. Нахалов. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 184 с.

126. Аксельрод, М. А. Проблемы надежности паропроводов высокого давления / М. А. Аксельрод // Безопасность труда в промышленности. — 1992. — № 7. —1. C. 53-55.

127. ТУ 14.3Р-55-2001. Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов. Технические условия. — М.: Изд-во стандартов. 2001. — 96 с.

128. РД 10-577-03. Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций. М.: ОРГРЭС, 2003. - 113 с.

129. РТМ 108.031.112-80. Методы оценки долговечности колен и трубопроводов. JL: ЦКТИ им. Ползунова, 1980. - 105 с.129Куманин, В. И. Долговечность металла в условиях ползучести / В. И. Куманин, JL А. Ковалева, С. В. Алексеев. М.: Металлургия, 1988. — 222 с.

130. Гофман, Ю. М. Порообразование в металле, работающем под напряжением / Ю. М. Гофман, JI. Я. Лосев // Металловедение и термическая обработка металлов. 1987. - № 4. - С. 43^5.

131. Гофман, Ю. М. Оценка повреждаемости материала, работающего при повышенных температурах под напряжением / Ю. М. Гофман, Л. Я. Лосев // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. — № 10. — С. 60-61.

132. Березина, Т. Г. Влияние структуры стали 15Х1М1Ф на процессы ползучести и разрушения / Т. Г. Березина, В. В. Карасев, С. И. Ерагер, А. 3. Лепехин // ФММ. 1978. - Т. 46. - С. 1018-1024.

133. Березина, Т. Г. Оценка ресурса деталей энергооборудования, работающих в условиях ползучести, с учетом структурного фактора / Т. Г. Березина, М. И. Шкляров, Ю. Ю.Штромберг // Теплоэнергетика. 1992. - № 2. — С. 2—5.

134. Зленко, В. Ф. Критерии эксплуатационной надежности длительно работавшего металла энергооборудования / В. Ф. Зленко, Т. А. Шевцова. — М.:ВТИ, 1984.-85 с.

135. Верещагин, Ю. П. Роль структурного фактора при распространении трещин ползучести в перлитной стали / Ю. П. Верещагин, В. В. Гриневский, Г. А. Гуляков // Теплоэнергетика 1990. - №12. - С. 57-60.

136. Кадомцев, А. Г. Особенности микроразрушения металла в области малых напряжений и повышенных температур / А. Г. Кадомцев, А. И. Петров, В. И. Бетехтин // ФММ. 1978. - Т. 46. - С.1321-1324.

137. Антикайн, П. А. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов / П. А. Антикайн. М.: Энергосервис, 2001. - 440 с.

138. ПБ 03-246-98. «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». М.: Изд-во стандартов. — 1998. — 47 с.

139. РД 34.10.130-96. «Инструкция по визуальному и измерительному контролю». -М.: Изд-во стандартов. 1996. - 37 с.

140. ГОСТ 18442-80. «Контроль неразрушающий. Каппилярные методы. Общие требования». М.: Изд-во стандартов. - 1980. - 52 с.

141. ОСТ 26-5-88. «Контроль неразрушающий. Цветной метод контроля сварных соединений наплавленного и основного металла». — М.: Изд-во стандартов. 1988. - 48 с.

142. ГОСТ 5632-72. «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные». М.: Изд-во стандартов, 1972. — 56 с.

143. Карпенко, Г. В. О характере коррозионно-усталостного разрушения аустенитной стали в горячих растворах хлоридов / Г. В. Карпенко, Н. Н. Ткаченко // ФХММ. 1971. - Т. 7, № 1. - С. 51 -53.

144. Зафийовский, Ю. М. О специфике усталостного разрушения стали 0Х18Н10Т в 42%-ном растворе MgCl2 / Ю. М. Зафийовский, Ю. В. Зима, В. В. Потапов, В. В. Рыбин, Ю.И. Полиэктов // ФХММ. 1975. - № 1. - С. 103-104.

145. Зафийовский, Ю. М. Влияние среднего напряжения на коррозионно-усталостную прочность стали 0Х18Н10Т в горячем 42%-ном растворе

146. Алексеенко, М. Ф. Скорость роста трещин в низколегированных нержавеющих сталях при усталости в сероводородной среде / М. Ф. Алексеенко // ФХММ. 1984. - Т. 20, № 1. - С. 118-119.

147. Ратыч, Л. В. Циклическая коррозионная трещиностойкость сталей для газоперекачивающих агрегатов / Л. В. Ратыч, Р. А. Варна, Т. С. Долотова //. ФХММ. 1984. - Т. 20, № 4. - С. 29-34.

148. Блантер, M. Е. Изменение трещиностойкости паропроводных труб из стали 12Х1МФ в результате длительной эксплуатации / M. Е. Блантер, А. А. Исламов, В. Н. Симинькович, И. Р. Дзиоба // ФХММ. 1985. - Т. 21, № 6. -С. 79-80.

149. Романив, О. Н. Влияние длительного термомеханического воздействия на трещиностойкость стали 12Х1МФ / О. Н. Романив, А. Н. Ткач, И. Р. Дзиоба, В. Н. Симинькович, А. А. Исламов // ФХММ. 1989. - Т. 25, № 2. -С. 87-92.

150. Каховский, Н. И. Сварка высоколегированных сталей. / Н. И. Каховский. — К.: Техшка, 1975.-375 с.

151. Scully, J. С. / J. С. Scully // Metals and Materials. 1969. - № 3. - P. 174.

152. Judi, R. W. / R. W. Judi, R. J Goode // Paper Amer. Soc. Mech. Enging. 1969. - № 4. - P. 7.

153. Структура и коррозия металлов и сплавов: Атлас / Сокол И. Я. и др. — М.: Металлургия, 1989. 400 с.

154. Коррозия и защита химической аппаратуры. Справочное руководство: в 10-ти т. / Под ред. проф. Сухотина A. M. М.: Химия, 1974. - 378 с. - Т. 9.

155. Конструкционные материалы в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности/Шрейбер Г. К. и др.-М.: Машиностроение, 1969. — 396 с.

156. Химушин, Ф. Ф. Нержавеющие стали / Ф. Ф. Химушин. М.: ГНТИ,1963. — 600 с.

157. Туфанов, Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей и чистых металлов: Справочник / Д. Г. Туфанов. М.: Металлургия, 1973. — 351 с.

158. Романов, В. В. Коррозионное растрескивание металлов / В. В. Романов. — М.: МАШГИЗ, 1960. 177 с.

159. Москвичев, В. В. Исследования разрушения элементов теплообменника технологической линии крекинга на нефтеперерабатывающем заводе / В. В. Москвичев, М.А. Лубнин, С.А. Готовко // Технология машиностроения. — 2003 -№ 1.-С. 53-56.

160. Бирман, С. Р. Экономнолегированные мартенситностареющие стали / С. Р. Бирман. — М.: Металлургия, 1974. 208 с.

161. Готовко, С. А. Стойкость стали 03X11 HI 0М2Т к коррозионному растрескиванию, подвергнутой упрочняющей термической обработке /

162. Готовко С. А. // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 36, Красноярск, 2004.-С. 132-135.

163. ОСТ 92-4395-86. Стали. Методы ускоренных коррозионных испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 1983. 34 с.

164. Розенфельд, И. JI. Применение знакопеременной поляризации при исследовании склонности высокопрочных сталей к коррозионному растрескиванию / И. JI. Розенфельд, И. Б. Красноруцкая, М. В. Конради // Защита металлов.-1978.-Т. 14.-Вып. 2.-С. 131-137.

165. Захаров, М. Н. Прочность сосудов и трубопроводов с дефектами стенок в нефтегазовых производствах / М. Н. Захаров, В. А. Лукьянов М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. — 216 с.

166. Москвичев, В. В. Схематизация коррозионных дефектов и оценка условий разрушения труб и сосудов давления / В. В. Москвичев, С. А. Готовко // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 21. Красноярск, 2000. — С. 3-8.

167. Kiefner, J. F. Criteria for Determining the Strength of Corroded Areas of Gas Transmission Lines. / J. F. Kiefner, A. R. Duffy // ASTM 6th National Symposium on Fracture Mechanics. August 28-30, 1972.

168. Kiefner, J. F. The Failure Stress Levels of Flaws in Pressured Cylinders / J. F. Kiefner, W. A. Maxey, R. J. Eiber, A. R. Duffy // ASTM 6th National Symposium on Fracture Mechanics. August 28-30, 1972.

169. Даффи, А. О поведении дефектов в сосудах давления / А. Даффи, Р. Эйбер, У. Макси // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению.-М.: Мир, 1972.-С. 301-332.

170. Хан, Г. Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления / Г. Хан, М. Саррат, А. Розенфилд // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению. М.: Мир, 1972. - С. 272300.

171. American National Standard. ASME B31G Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines // A Supplement to B31, Code for Pressure Piping.

172. Инструкция по применению стальных труб в газовой и нефтяной промышленности. М.: ВНИИГаз, 1992. - 31 с.

173. Инструкция по освидетельствованию, отбраковке и ремонту труб в процессе эксплуатации и капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов. — М.: ВНИИГаз, 1991. 42 с.

174. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 е.: ил. - (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 3).

175. Никитина, И. К. Справочник по трубопроводам тепловых электростанций / И. К. Никитина. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 176 с.

176. Роздатис, К. Ф. Справочник по котельным установкам малой мощности / К. Ф. Роздатис. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 487 с.

177. Баранов, П. А. Предупреждение аварий паровых котлов / П. А. Баранов. — М.: Энергоатомиздат, 1991 -267 с.

178. Магалиф, В. Я. Расчеты трубопроводов на вычислительных машинах / В. Я. Магалиф, JI. С. Якобсон. М.: Энергия, 1969. - 164 с.

179. Магалиф, В. Я. Программа расчета трубопроводов на вычислительных машинах / В. Я. Магалиф // Методы и техника современного проектирования. — 1970. № 6,. — с. 18.

180. РТМ 24.038.12-72. Выбор упругих опор для трубопроводов тепловых и атомных электростанций. М.: Министерство тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения, 1973 - 92 с.

181. ОСТ 108.764.01-80. Пружины винтовые цилиндрические для подвесок трубопроводов ТЭС и АЭС. Конструкция, размеры и технические требования. -М.: НПО ЦКТИ. 1981 135 с.

182. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1989.-525 с.

183. ГОСТ 14249-89. «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность». М.: Изд-во стандартов, 1990. - 56 с.

184. РД 03-421-01. «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов». М.: Изд-во стандартов, 2002. - 86 с.

185. Карзов, Г. П. Вопросы нормирования технологических дефектов сварных соединений сосудов высокого давления / Г.П. Карзов, Б.Т. Тимофеев, В.П. Леонов Ленинград: ЛДНТП, 1974. - 36 с.

186. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х томах. / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990. - 1016 с. - Т. 2

187. Механика разрушения и прочность материалов: Справ. Пособие: В 4-х т. / Под общей ред. Панасюка В. В. Киев: Наук. Думка, 1988-1990. — Т. 4.

188. РД 26.260.12-99 Методические указания. Продление срока службы резервуаров для жидкой двуокиси углерода. Волгоград, 2000. — 30 с.

189. Hall, J.E. Probabilistic physics-of-failure models for component reliabilities using Monte Carlo simulation and Weibull analysis: a parametric study / P.L. Hall, J.E. Strutt // Reliability Engineering and System Safety 80 (2003), p. 233242.

190. ГОСТ 25859-83. «Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках». М.: Изд-во стандартов, 1983. -58 с.

191. Методика оценки ресурса остаточной работоспособности технологического оборудования нефтеперерабатывающих нефтехимических и химических производств. — Красноярск: HI 111 «СибЭРА», 2003. 24 с.а