Введение 11
1 Структурные, физические, и термические особенности сталей
12Х1МФ и 12Х18Н9Т 13
2 Г енезис внутренних структурных напряжений 15
2.1 Происхождение внутренних напряжений I-го рода 16
2.2 Происхождение внутренних напряжений II-го рода 17
2.3 Роль внутренних напряжений в проблемах прочности
поверхностей нагрева котельного оборудования 17
2.4 Связь внутренних напряжений с микротвёрдостью, механическими характеристиками тепловых сталей и ресурсом 19
3 Термовосстановление элементов энергетического оборудования и
трубопроводов. Проблемы. Диагностика. Критерии 22
4 Методика эксперимента 26
4.1 Материал. Образцы. Схема вырезки образцов 26
4.2 Рентгенофазовый анализ 29
4.3 Микротвердометрия 29
4.4 Методика исследований 30
5 Экспериментальные результаты. Обсуждение 36
5.1 Результаты рентгенофлюоресцентного анализа исходных
образцов № 1 и № 2 36
5.2 Распределение макронапряжений в зависимости от температуры
термоцикла 38
5.3 Распределение микротвёрдости при термоциклировании 54
Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность,
6
ресурсосбережение 66
5.4 Оценка коммерческого и инновационного потенциала 66
5.5 Организация и планирование НИР 67
5.6 Обоснование потребности в инвестициях в основной капитал
5.7 Смета затрат на НИР 69
Определение ресурсной, финансовой, экономической
6.5
эффективности результатов исследования 73
6 Социальная ответственность 78
6.1 Производственная безопасность 78
6.2 Экологическая безопасность 89
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 92
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. 93
Список опубликованных работ по теме диссертации 96
Объект исследования - поперечные образцы из околошовной зоны (ОШЗ), зоны термического влияния сварки (ЗТВ), продольный образец из ЗТВ и ОШЗ.
Цель исследования: работа направлена на обеспечение прочностных и ресурсных характеристик критических зон сварного узла, предназначенного для теплогенератора энергетического котла и выполненного из разнородных сталей 12Х1МФ и 12Х18Н9Т.
Цель работы достигается выполнением следующих задач:
а) исследованием распределения легирующих элементов в критических зонах сварного узла с применением микрорентгеноспектрального анализа;
б) определением зональных напряжений в критических зонах сварного
узла;
в) установлением распределения микротвёрдости при термоциклировании;
г) рентгенофазовым анализом критических зон сварного узла.
Для исследования применены методы рентгеноспектрального анализа с применением рентгенофлюоресцентного анализатора SKYRAY EDX 2800, рентгенофазового анализа с применением рентгеновского аппарата ДРОН-2.0 и микротвердометрии с применением микротвердомера ПМТ-3.
Вопросы надёжности работы теплоэнергетического оборудования и оценки его технического состояния с целью последующего прогнозирования работоспособности и ресурса относятся к числу наиболее актуальных в энергетике [1-3]. Надёжная работа поверхностей нагрева парогенераторов и котлов обеспечивается гарантированными конструктивными и режимными параметрами эксплуатации, проведением подготовительных термических операций на этапе монтажа и пусконаладочных работ [4, 5].
Ресурс во многом определяется структурной однородностью поверхностей нагрева, которая может изменяться в процессе транспортировки, хранения и эксплуатации в условиях развития механизмов деградации за счёт усталости металлов, теплового старения, коррозии, эрозии, образования и развития микротрещин [6].
Контроль структурной неоднородности труб позволяет производить оценку степени локализованности дефектов, а восстановление физических свойств металла труб по данным диагностики обеспечивает его дальнейшую эксплуатацию без повреждений [7].
Огромную роль приобретает качество труб и технологии их изготовления. Отмечается [1] и мн. др., что 80...85 % вынужденных остановов котлов ТЭС связано с повреждениями трубных поверхностей нагрева.
Трубы, из которых изготавливают поверхности нагрева, в состоянии поставки из-за сложной технологической цепи их обработки волочением, прокаткой, отжигом и т. д. приобретают анизотропию свойств, обусловленную гетерогенностью и несплошностью структуры, что обеспечивает разброс величин механических характеристик по длине трубы и толщине стенки.
Основными конструкционными материалами для изготовления пароперегревателей котлов СКД в России, включая их сварочные узлы, являются аустенитные стали 12Х18Н9Т и стали перлитного класса 12Х1МФ. Рассчитанные на ресурс работы порядка 300 тыс.ч., они разрушаются по разным причинам гораздо раньше [8]. Сварные соединения наряду с гибами
