СУДОСТРОЕНИЕ 5'2001
О ПРОДЛЕНИИ СРОКОВ СОХРАНЯЕМОСТИ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
К. К. Лепорк, докт. техн. наук, А. В. Спиридонов, канд. техн. наук (ФГУП «Компенсатор») удк 621.646.94:629.5
Действующая в судостроении нормативно-техническая документация по силь-фонным компенсаторам устанавливает определенные гарантийные и календарные сроки сохраняемости, т. е. продолжительность их хранения, транспортировки и нахождения на судне или корабле до начала эксплуатации, в течение которой сохраняются значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в установленных пределах. Таким образом, исправное состояние сильфонных компенсаторов должно быть подтверждено при длительно затянувшемся строительстве или прекращении достроечных работ.
Ранее были опубликованы материалы о результатах опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ, свидетельствующие о возможности продления срока службы 80—90% сильфонных компенсаторов на 10—12 лет [1—4].
Действующая нормативно-техническая документация устанавливает следующие гарантийные и календарные сроки сохраняемости и эксплуатации: средний срок службы до списания компенсаторов и уплотнений — 15 лет, ресурс — 50 тыс. ч при циклической наработке 2000 циклов; гарантийный срок хранения по паспортам завода-изготовителя — 5 лет, календарный — 10 лет; гарантийный срок эксплуатации — 5 лет со дня ввода в эксплуатацию; вероятность безотказной работы — не менее 0,9 при 4000 циклов.
Компенсаторы подвергаются периодическим испытаниям не реже одного раза в три года, а также в случае возобновления их выпуска после трехгодичного перерыва.
В настоящее время нередки случаи «замораживания» или прекращения строительства кораблей с высоким процентом готовности вследствие отсутствия финансирования. Поэтому представляет значительный интерес оценка технического состояния сильфонных компенсаторов при возобновлении строительства.
Так, к началу возобновления строительства кораблей в 1999 г. сильфонные компенсаторы по паспортным данным предприятия-изготовителя имели дату изготовления 1987—1988 гг. Это свидетельствовало об истечении гарантийных и календарных сроков сохраняемости. ФГУП «Компенсатор», разработчиком конструкций сильфонных
4 Судостроение, № 5, 2001 г.
компенсаторов, по заказу одной из верфей и по согласованию с заказчиком были разработаны и внедрены методика и программа оценки технического состояния сильфонных компенсаторов, находящихся на складе хранения предприятия, на заказах стапельного и достроечного периода на плаву.
Программа оценки технического состояния этих изделий включала в себя следующие этапы.
1. Определение количества сильфонных компенсаторов, находящихся на складах предприятия, заказе на стапеле и заказе на плаву.
2. Освидетельствование на предмет обнаружения механических и коррозионных повреждений сильфонов, фланцев и тросовых тяг, наличия консервации, сохранности покрытий и сварных швов.
3. Определение функциональной принадлежности сильфонных компенсаторов в энергетических установках и трубопроводах с целью оценки их значимости в обеспечении живучести, боеспособности корабля и безопасности обслуживающего персонала.
4. Определение типовых представителей сильфонных компенсаторов для проведения периодических испытаний, подтверждающих возможность продления гарантийных и календарных сроков сохраняемости и эксплуатации, которые одновременно подтверждают и вероятность безотказной работы (таблица).
Научное обоснование предложенных методики и программы оценки технического состояния этих изделий базируется на следующем. Циклическая наработка сильфонных компенсаторов близко согласуется с логарифмически нормальным законом распределения случайной величины в виде
1
^ = ■
t о^я
_ (!пА - а)2 = 2о
где t — количество циклов знакопеременных нагрузок; о — среднеквадратичное отклонение исследуемой величины; а — центр распределения, или математическое ожидание.
Согласно этому закону, при испытаниях двух образцов безотказная работа при доверительной вероятности 0,9 соответствует 13 462 циклам (при гарантированных 4000). Ранее проведенные испытания демонтирован-
СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2001
Перечень периодических испытаний сильфонных компенсаторов трех типов
Вид испытания Сдвигово-поворотный, D 200, уру6 Поворотный, D 100, руу10 Осевой, Dу 125, ру 2,5
Контроль массы + + +
Проверка герметичности + + +
Определение максимальной амплитуды хода:
сжатие—растяжение (±15 мм) - - +
сдвиг (±15 мм) + - +
поворот (±3о) + + +
Определение жесткости хода:
сжатие—растяжение - - +
сдвиг + - +
поворот + + +
Вибростойкость + + +
Ударостойкость + + +
Ресурсные испытания на подтверждение + + +
вероятности безотказной работы
ных сильфонных компенсаторов на определение остаточного ресурса в период среднего ремонта кораблей ведущих проектных бюро показали, что все компенсаторы выдержали испытания по программе вновь разрабатываемых образцов для корабельной техники.
Так, осевые компенсаторы при деформациях ±15 мм выдержали свыше 2-104 циклов, сдвиговые при деформации ±10 мм — 6-104, шар-нирно-поворотные при деформации ±3о— 6-106. При этом испытания образцов двух последних типов были прекращены до потери герметичности из-за явного превышения критериев надежности.
Как показывают опыт эксплуатации и стендовые испытания, силь-фонные компенсаторы вследствие многослойности оболочки сильфо-на никогда не разрушаются с выбросом струи рабочей среды. Потеря герметичности наступает постепенно: отпотевание, образование капель и малая течь. Этот период составляет около 60% от предельных циклических нагрузок. Можно привести такой исторический пример. На одном из эсминцев проекта 30бис в пятидесятые годы произошел разрыв однослойного линзового компенсатора в трубопроводе отработавшего пара. В результате погибла вся вахтенная команда машинного отделения. В случае применения многослойных сильфонных компенсаторов такие аварии исключены. Даже при гидравлическом ударе или аварийной ситуации, вызвавшей значительное превышение
рабочего давления среды, сильфон потеряет устойчивость, но останется герметичным, что подтверждается многолетней практикой.
На основании расчетной оценки вероятности безотказной работы, принимая во внимание длительное нахождение сильфонных компенсаторов в периоде сохраняемости без эксплуатации, было принято решение подвергнуть периодическим испытаниям по два образца трех типов сильфонных компенсаторов (осевой, сдвиговый, поворотный).
Ресурсные испытания на поворот (±3°) сильфонного компенсатора шарнирно-поворотного типа
По степени функциональной ответственности были выбраны следующие трубопроводы: вспомогательного пара (поворотный тип, Dу 100, ру 10); отработавшего пара (сдвиговый тип, Dу 200, ру 6); маслопровод(осевой тип, Dу 125, ру 2,5). Образцы компенсаторов для испытаний выбирались по принципу: один — с заказа на плаву, второй — со склада.
В результате проведенных работ было установлено: условия хранения сильфонных компенсаторов соответствуют требованиям нормативно-технической документации, а их техническое состояние — удовлетворительное; при наружном осмотре сильфонных компенсаторов в составе трубопроводов заказов на плаву и на стапеле, а также осмотре внутренних поверхностей демонтированных образцов коррозионных и механических повреждений не обнаружено; электроизоляция болтовых фланцевых соединений сильфонных компенсаторов с внутренней титановой оболочкой в сочетании с трубопроводами из медно-никелевого сплава и бронзовой арматурой находится в пределах нормы; все образцы компенсаторов выдержали ресурсные и прочностные испытания.
Решением ФГУП «Компенсатор», верфи и представителя заказчика были продлены сроки сохраняемости и эксплуатации на следующие 10 лет сильфонным компенсаторам в складских помещениях (207 ед.) и на двух заказах (около 500 ед.).
Выполненная работа показала возможность подтверждения кондиционности сильфонных компенсаторов для эксплуатации после истечения гарантийных и календарных сроков сохраняемости.
Систематически выполняемые ФГУП «Компенсатор» работы по оценке технического состояния силь-фонных компенсаторов при модернизации, среднем, предупредительном и других видах ремонта кораблей и судов позволяют до 80% сильфонных компенсаторов признавать годными на следующий период эксплуатации длительностью 8—10 лет.
Литература
1. Лепорк К. К., Спиридонов А. В. Оценка остаточной надежности, диагностика и дефекта-ция сильфонных компенсаторов в период среднего ремонта судов и кораблей//Надеж-ность и контроль качества. 1997. № 3.
2. Лепорк К К., Спиридонов А. В., Терентьев О. И. Оценка остаточной надежности сильфонных компенсаторов и металлических шлангов по опыту эксплуатации судов//Судостроение. 1988. № 4.
3. Лепорк К. К., Кулухов В. И., Спиридонов А. В. Развитие производства сильфонных компенсаторов/судостроение. 1989. № 6.
4. Лепорк К. К., Спиридонов А. В. Освидетельствование и дефектация сильфонных компенсаторов в период ремонта кораб-лей//Судостроение. 1999. № 1.
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.