Введение к работе
Актуальность работы обусловлена необходимостью решения проблемы эксплуатации теплоэнергетического оборудования, отработавшего нормативные сроки и получившего значительные уровни повреждений. Высокий уровень отказов, значительные экономические потери и сложность ремонтно-восстановительных операций элементов теплоэнергетического оборудования (котлов, сосудов, трубопроводов и т. д.) требуют проведения широкого спектра научных исследований по анализу причин отказов, предельных состояний материалов и расчетному обоснованию ресурса элементов оборудования с оценкой напряженно-деформированных состояний и критических размеров дефектов на базе методов механики разрушения. Разработка технологий восстановления поврежденных элементов оборудования, включая технологические процессы термообработки, выявление дефектности неразрушающими методами контроля и уровня остаточных напряжений, оказывается, в ряде случаев, единственно возможным путем решения проблемы дальнейшей эксплуатации оборудования. Данные научные постановки и технологические решения позволяют минимизировать экономические потери и затраты при эксплуатации оборудования в условиях повышенной степени износа основных производственных фондов.
Основанием для выполнения данной 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").
- Планы НИОКР ОАО «Красэнерго» РАО ЕЭС России.
Исследования по указанным планам и программам выполнялись под руководством и при непосредственном участии автора на кафедрах
"Диагностика и безопасность технических систем" и "Тогшивообеспечение и горючесмазочные материалы" Красноярского государственного технического университета и в Независимом инженерном центре технической диагностики, экспертизы и сертификации "Регионтехсервис".
Цель работы состоит в анализе уровня наработок и причин отказов элементов теплоэнергетического оборудования, исследовании разрушений элементов паропроводов и разработке технологии восстановительного ремонта малого (предвключенного) барабана котла ГЖ-10Ш с использованием методов металлографических исследований, неразруглающего контроля, методики измерения остаточных напряжений сварки и расчетно-экспериментальных методов механики разрушения.
Научная новизна работы заключается в развитии комплексного подхода решения проблемы безопасной эксплуатации, приложении расчетно-экспериментальных методов механики разрушения и разработке технологий восстановительного ремонта на стадии экспертизы разрушений элементов теплоэнергетического оборудования ТЭС, выработавшего проектный и парковый ресурсы. Основные научные результаты, защищаемые автором:
-
Обобщение причинно-следственного комплекса отказов элементов теплоэнергетического оборудования (котельные установки, трубопроводы, сосуды давления).
-
Анализ наработок трубопроводов и котельных установок в системе ОАО "Красэнерго" с построением гистограмм и функций плотности распределения.
-
Результаты и выводы исследования причин разрушений элементов паропроводов (разрушение конусного перехода и гиба) с использованием металлографических методов анализа и проведением расчетов напряженно-деформированного состояния
-
Разработка и реализация технологии восстановления работоспособности предвключенного барабана котельной установки^ включающей исследование причин образования сквозных трещин, проведение!
низкотемпературной термообработки, контроль дефектов и остаточных напряжений сварки.
5. Расчеты показателей прочности и ресурса элементов оборудования на стадии экспертизы причин разрушений, позволившие оценить уровни разрушающих напряжений на момент возникновения аварийной ситуации.
Практическая значимость работы определяется следующими положениями:
проведенные исследования и полученные результаты послужили основанием для экспертных заключений о причинах разрушений паропроводов, подготовленных по предписаниям органов прокуратуры и Госгортехнадзора РФ;
данные анализа о наработках трубопроводов и котельных установок использованы при формировании планов и мероприятий реконструкции и ремонтно-профилактических работ ряда предприятий системы ОАО "Красэнерго";
результаты работы использованы при подготовке четырех нормативно-технических документов в области промышленной безопасности в системе Госгортехнадзора России:
1. Методика ультразвукового контроля сварных соединений
котлоагрегатов, трубопроводов и сосудов высокого давления дефектоскопом
USK-7S. МТ-РТС-К-01-96 // Согласовано Управлением по котлонадзору и
надзору за подъемными сооружениями Госгортехнадзора РФ. - Красноярск,
1996.-73 с.
2. Методика входного контроля неразрушающими физическими
методами стальных бесшовных труб, поставляемых для монтажа (ремонта)
котлоагрегатов и трубопроводов. МТ-РТС-К-02-96 // Согласовано Управлением
по котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями Госгортехнадзора
РФ. - Красноярск, 1996. - 36 с.
3. Методические указания по составлению паспортов трубопроводов IV
категории. РД-10-109-96. -М.: Госгортехнадзор РФ, 1996. - 10 с.
4. Методическое пособие по проведению экспертизы промышленной безопасности в части идентификации опасных производственных объектов для целей страхования гражданской ответственности организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты. - Красноярск: СНПА "Промышленная безопасность", 1999.-42 с.
Внедрение результатов исследований осуществлено на Красноярской ТЭЦ-1 (исследование причин образования сквозных трещин барабана котла, разработка технологии заварки 'и низкотемпературной восстановительной термообработки) и на ГРЭС-2 (исследование причин разрушения гиба паропровода), что подтверждается соответствующими актами внедрения.
Достоверность її обоснованность научных результатов работы обеспечивается их соответствием экспериментальным данным и результатам расчетов на ЭВМ, сопоставимостью с известными результатами других авторов. Достоверность экспериментальных результатов и данных, полученных неразрушающими методами контроля, достигается использованием высокоточных методов испытаний, сертифицированных средств измерений и испытательного оборудования, 'обеспечивающих необходимую точность регистрации требуемых параметров.
Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования, формулировке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов. При проведении экспериментальных работ, металловедческих исследований и работ по техническому диагностированию объектов принимали участие специалисты НИЦТДЭС "Регионтехсервис", которым автор выражает глубокую благодарность за помощь в работе.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на: Научно-практическом семинаре «Новые методы диагностирования объектов котлонадзора» (Звенигород, 1994 г.); Научно-практической конференции «Безопасная эксплуатация объектов котлонадзора, подъемных сооружений и! других объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России», (Магнитогорск]
1997 г.); Региональной научно-технической конференции "Диагностирование безопасности промышленных объектов и современные направления в области предупреждения чрезвычайных ситуаций" (Красноярск, 1997 г.); Научно-практическом семинаре «Нормирование, сертификация, надежность резервуаров, трубопроводов и сосудов давления» (Москва, 1998 г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" (Красноярск, 1999 г.); Научно-практической конференции "Теоретические и практические проблемы безопасности Сибири и Дальнего Востока" (Иркутск, 1999 г.); V научной конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф" (Красноярск, 1999 г.); Семинаре "Проблемы конструкционной прочности" Отдела машиноведения ИВМ СО РАН (Красноярск, 1997, 1999, 2000г.г.>
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 3 статьях, б тезисах конференций, нашло отражение в 4 нормативно-технических документах и отчетах о научно-исследовательских работах, выполненных по іаказам предприятий.
Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и приложений. Основное содержание н выводы изложены на 135 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 59 рисунков и 19 таблиц. Список использованных источников включает 116 наименований.
Похожие диссертации на Оценка прочности и ресурса, разработка технологии восстановления при экспертизе разрушений элементов теплоэнергетического оборудования
