Общие вопросы дефектоскопии
УДК 620.179
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПАРОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Ю. М. Гофман
Рассмотрена проблема контроля сварных соединений в процессе длительной их эксплуатации. Показано, что ультразвуковой метод контроля целесообразно применять при изготовлении (монтаже) паропроводов. В процессе эксплуатации следует проводить контроль на микроповреждаемость. Срок контроля на микроповреждаемость устанавливается на основании действующих (расчетных) напряжений и величины длительной прочности.
На настоящее время практически на всех тепловых электростанциях сварные соединения паропроводов, работающих при температуре 510 °С и выше, отработали расчетный срок. В соответствии с нормативно-технической документацией, действующей на протяжении многих лет, основным видом контроля сварных соединений является ультразвуковой метод. На сегодня накоплен большой опыт неоднократных проверок качества сварных соединений ультразвуковым методом. Установлено, что за исключением ряда "узких мест" в целом промышленные сварные соединения работают надежно.
Контроль сварных соединений следует разбить на два этапа: первый — при изготовлении (монтаже), второй — в процессе эксплуатации.
1 этап. Контроль при изготовлении. Цель — достижение и поддержание заданного уровня качества. Уровень качества определяется технологией сварки, а допустимые дефекты регламентируются правилами и нормативно-технической документацией.
Практика проведения периодического контроля ультразвуковым методом показала, что стыки, признанные годными в результате предыдущих проверок, в ряде случаев меняют качество как в сторону появления дефектов, так и наоборот, при последующей проверке дефекты, ранее зафиксированные в стыках, не обнаруживаются. В течение ряда лет 1975—1995 гг. эта проблема неоднократно обсуждалась на совещаниях и в печати в основном связывалась с квалификацией дефектоскопистов и изменениями в методике контроля.
В целом можно сделать следующие выводы.
1. Действующая идеология контроля обеспечивает заданный уровень технологии сварки.
2. Процедура контроля не предотвращает частичного пропуска в эксплуатации дефектов, превышающих нормы допуска.
3. Дефекты сварки, превышающие средние значения, регламентированные нормами допуска, не представляют эксплуатационной опасности.
2 этап. Контроль в процессе эксплуатации. Цель — обеспечение надежной эксплуатации сварных соединений. Несмотря на общую высокую надежность сварных соединений в процессе эксплуатации имеют место отказы в работе паропроводов из-за повреждения сварных соединений. По характеру разрушения все повреждения можно разбить на три группы:
1) повреждения по низкотемпературной зоне термовлияния [1], эти повреждения в основном связаны с воздействием на сварные соединения высоких дополнительных изгибающих напряжений;
2) повреждения по высокотемпературной зоне термовлияния [2], такие повреждения, как правило, связаны с эксплуатацией сварных соединений при воздействии приведенных напряжений выше допустимых;
3) повреждения по наплавленному металлу, в основном связаны с исчерпанием прочности наплавленного металла.
Оценка надежности контроля сварных соединений
71
Повреждения по всем трем группам связаны с длительным воздействием высокого уровня напряжений. Образование и развитие дефектов идет по механизму ползучести. Как известно, разрушение при ползучести происходит при работе металла на третьей стадии ползучести, то есть при относительно высокой скорости ползучести и соответственно малому времени протекания процессов, приводящих к разрушению. Совершенно очевидно, что использование ультразвукового контроля по применяемой методике [3] неэффективно для выявления таких дефектов.
В последнее время предлагается ряд методик с прогнозированием срока надежной эксплуатации сварных соединений. В работе [4] проведена оценка пяти методов прогнозирования остаточного ресурса, рассмотрены их преимущества и недостатки на примере поврежденных и неповрежденных сварных соединений из сталей 15Х1М1Ф и 12Х1МФ, работающих при температуре более 500 °С. Все методы прогнозирования сравнивались с результатами лабораторного металлографического исследования на микроповреждаемость.
Анализ результатов показал, что для прогнозирования надежной работы сварных соединений можно рекомендовать: при действии высоких эквивалентных напряжений — диагностировать по методу силового воздействия [5]; при действии высоких приведенных напряжений — расчет-но-аналитическим методом [6].
Если по прогнозам будет установлено, что сварные стыки работают в зоне ненадежной эксплуатации, то для уточнения срока возможной временной эксплуатации следует на паропроводе провести следующие работы:
1) замер толщины стенки в районе сварного стыка ультразвуковым способом;
2) металлографический контроль на микроповреждаемость трех стыков с наименьшей толщиной стенки [7].
Если в результате анализа будет установлено, что металл работает на конце второй стадии ползучести, то дополнительный ресурс составит 40 % от наработанного времени исследования; если на переходе от второй к третьей стадии — 25 %; если на начале третьей — 10 %.
ВЫВОДЫ
1. Ультразвуковой метод контроля применять при изготовлении (монтаже), а также при диагностировании паропроводов после отработки расчетного (паркового, назначенного) срока эксплуатации.
2. В процессе эксплуатации надежность сварных соединений следует оценивать на основании расчетов на прочность: при высоких изгибающих напряжениях — по силовому фактору, при высоких приведенных напряжениях — расчетно-аналитическим методом.
3. Для уточнения срока временной надежной эксплуатации следует проводить дополнительный контроль с оценкой микроповреждаемости неразрушающим методом.
ОАО "Свердловэнерго" Поступила в редакцию
11 ноября 2002 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. 3емзин В. Н., Шрон Р. 3. и др. Анализ поврежденных в процессе эксплуатации сварных соединений паропроводов из перлитных теплоустойчивых сталей. Руководящее указание. Вып. 45,— Л.: НПО ЦКТИ, 1981.
2. Гофман Ю. М., Симановская Е. Ю. О повреждении сварных соединений.— Электрические станции, 2002, № 7.
72
Ю. М. Гофман
3. Котлы паровые и водогрейные, трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения (ОП 501ЦД-97). Руководящий документ РД 31.17.302—97.— М.: НПП "Норма", 1997.
4. Гофман Ю. М., Симановская Е. Ю. Оценка методов прогнозирования эксплуатационной надежности сварных соединений паропроводов.— Электрические станции, 2002, № 5.
5. Хромченко Ф. А., Федосеенко А. В., Лаппа В. А. Оценка остаточного ресурса длительно эксплуатирующихся сварных соединений паропроводов.— Теплоэнергетика, 1995, № 4.
6. Гофман Ю. М. Оценка работоспособности металла энергооборудования ТЭС,—М„ 1990.
7. Экспрессный метод оценки остаточного ресурса сварных соединений коллекторов котлов и паропроводов по структурному фактору. РД 153—34.1—17.467—2001.— АООТ "ВТИ", 2001.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.