СПОСОБ РЕНТГЕНОМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЛОВ Российский патент 2014 года по МПК G01N23/20 

Описание патента на изобретение RU2509298C1

Изобретение относится к способу неразрушающего исследуемую поверхность контроля температурных условий эксплуатации и разрушения трубных элементов паровых и водогрейных котлов и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли для диагностирования причин аварий, в проектных и научно-исследовательских организациях, разрабатывающих и использующих оборудование для предприятий энергетических и химических отраслей, при исследованиях новых марок сталей на жаростойкость и жаропрочность.

Известен способ определения эквивалентной температуры эксплуатации пароперегревателя по зависимости между толщиной оксидной пленки и временем эксплуатации (РД 34.17.452-98, п.5.6), в котором от обоих концов каждого патрубка холодным способом отрезают по одному шлифу высотой 20-25 мм, на внутренней поверхности шлифы изнутри заливают сплавом Вуда и затем на токарном станке снимают с одной стороны рабочей поверхности слой толщиной 1-2 мм, при этом избегая разогрева шлифа. После шлифовки и полировки шлифы травят в 3-4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты, на оптическом микроскопе замеряют толщину окалины на внутренней поверхности трубы с учетом толщины подокисного слоя в зоне, где она максимальна. Делают 8-10 замеров и вычисляют среднее значение толщины оксидной пленки (hок, мм).

Глубину коррозии (ΔS, мм) на внутренней поверхности трубы подсчитывают по формуле ΔS=0,48·hок (РТМ 108.030.116-78). По найденному значению ΔS и фактической наработке трубы (τэ, ч) с помощью графиков, приведенных в РД 34.17.452-98, определяют эквивалентную температуру внутренней поверхности трубы.

Недостатком способа является то, что он применяется только для труб из перлитных сталей и справедлив только для пароперегревателей котлов, работающих в гидразинно-аммиачном водном режиме.

Известен способ определения эквивалентной температуры эксплуатации пароперегревателя по зависимости степени структурных превращений от времени эксплуатации для труб пароперегревателей из стали 12Х1МФ (РД 34.17.452-98, п.5.7), в котором от обоих концов каждого патрубка холодным способом отрезают по одному шлифу высотой 20-25 мм, шлифуют, после чего травят в 3-4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты, балл микроструктуры протравленного шлифа оценивают по шестибальной шкале, приведенной в приложении Б документа РД 34.17.452-98. Затем по графикам, приведенным в РД 34.17.452-98, по баллу микроструктуры и фактической наработке определяют эквивалентную температуру эксплуатации в центральной зоне стенки трубы.

Недостатки способа - он применяется только для стали 12Х1МФ и субъективная оценка балла микроструктуры вносит значительную дополнительную погрешность в результат определения температуры.

Известен способ определения эквивалентной температуры эксплуатации пароперегревателя по зависимости содержания молибдена в карбидном осадке от времени эксплуатации (РД 34.17.452-98, п.5.7), включающий подготовку патрубков длиной 40 мм, на торце которых ставится керн в месте, где толщина стенки минимальна. Затем на токарном станке с наружной и внутренней сторон патрубок обтачивают до полного снятия продуктов коррозии. В месте, отмеченном керном, вырезают два продольных образца в виде полос шириной 10 мм на всю длину патрубка. На вырезанных образцах закругляют все углы. С одного конца на расстоянии не более 5 мм от торцевой стороны сверлят отверстие диаметром 3 мм. Из оставшейся части патрубка набирают стружку для химического анализа (не менее 2 г).

Химический и фазовый анализы стали с определением содержания молибдена в карбидном осадке проводятся в соответствии с приложением В документа РД 34.17.452-98, после чего по доле молибдена, перешедшего в карбиды, и фактической наработке трубы по графикам, приведенным в РД 34.17.452-98, определяется эквивалентная температура эксплуатации.

Недостатком способа является то, что он применяется только для труб из перлитных сталей (содержащих молибден). В способе не учтено влияние характеристик нагрузки (уровня внешних и внутренних деформаций, знакопеременности приложенных нагрузок и т.п.) на перераспределение легирующих элементов и на результат определения температуры эксплуатации пароперегревателя, что существенно снижает точность ее определения.

Задача заявляемого изобретения - разработка универсального способа неразрушающего поверхность образца определения температурных условий эксплуатации трубных элементов котлов, распространяющегося на все виды стали, независимо от водного режима работы котла.

Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом способе рентгенометрической оценки температурных условий эксплуатации котлов подготавливают образец трубного элемента и эталон из не работавшего в котле участка трубы, имеющей аналогичный состав и способ изготовления. Осуществляют рентгеносъемку эталона в режиме термоциклирования в цикле «нагрев - охлаждение до комнатной температуры» (нагрев до определенной температуры - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до комнатной температуры - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до более высокой температуры - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до комнатной температуры - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме и т.д.), строят на ее основе зависимость отношений интегральных интенсивностей, полученных при комнатной температуре для двух наиболее сильных дифракционных линий, не имеющих наложений с дифракционными линиями других фаз, от температуры термоцикла. Производят рентгеносъемку образца трубного элемента при комнатной температуре, для которого определяют отношение интегральных интенсивностей тех же двух дифракционных линий. Сравнивают отношения интегральных интенсивностей дифракционных линий образца и эталона и определяют температуру эксплуатации участка трубного элемента, принимая ее равной температуре эталона при данной величине отношения интегральных интенсивностей.

Заявляемое изобретение поясняется примерами.

Подготавливают эталон размером 12×20 мм из не работавшего в котле прямого участка трубы, изготовленной из стали 12Х1МФ. Осуществляют рентгеносъемку эталона в режиме термоциклирования (нагрев до 225°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 323°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 420°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 517°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 590°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 635°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 679°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме (таблица 1)).

Таблица 1 Значения отношений интегральных интенсивностей двух наиболее сильных дифракционных линий эталона при термоциклировании Температура термоцикла, °С 225 323 420 517 590 635 679 I200/I100 - отношение интегральных интенсивностей дифракционных линий (200) и (110) эталона при 12°С после нагрева до соответствующих температур, % 19,8 19,2 20,4 21,1 25,6 30,1 34,2

Строят на ее основе зависимость отношений интегральных интенсивностей, полученных при 12°С для двух наиболее сильных дифракционных линий, не имеющих наложений с дифракционными линиями других фаз, от температуры термоцикла (фиг.1).

В качестве образцов трубного элемента использованы участки труб пароперегревателя, описанные в таблице 2.

Таблица 2 Исследуемые образцы трубного элемента № образца Время эксплуатации, тыс.ч Температура эксплуатации (из журнала учета параметров), °С Описание 1 ~150 530-560 Конвективный пароперегреватель энергетического котла (⌀32 мм), изготовленный из стали 12Х1МФ. Вид повреждения - трещина в сварном шве. Образец - участок, расположенный рядом со сварным швом.

Продолжение таблицы 2 - Исследуемые образцы трубного элемента 2 ~150 470-500 Ширмовый пароперегреватель из стали 12Х1МФ энергетического котла (⌀32 мм). Вид повреждения - отдулина, имеющая в вершине трещину. Наблюдается ярко выраженное отслоение металла на внутренней поверхности трубы. Образец - участок, расположенный рядом с отдулиной. 3 ~16,5 576-582 Конвективный пароперегреватель технологического котла (⌀38 мм, сталь 12Х1МФ). Вид повреждения - отдулина, имеющая в вершине трещину. Образец - участок, расположенный рядом с отдулиной.

Производят рентгеносъемку образца трубного элемента при температуре 12, для которого определяют отношение интегральных интенсивностей тех же двух дифракционных линий (таблица 3).

Таблица 3 Значения отношений интегральных интенсивностей образцов трубного элемента Рентгенометрическая характеристика Номер образца 1 2 3 I200/I110 - отношение интегральных интенсивностей дифракционных линий (200) и (110) при 12°С, % 25,7 20,6 23,4

Сравнивают отношения интегральных интенсивностей дифракционных линий образца и эталона и определяют температуру эксплуатации участка трубного элемента, принимая ее равной температуре эталона при данной величине отношения интегральных интенсивностей (фиг.1). Результаты определения температуры и подсчитанная погрешность представлены в таблице 4.

Таблица 4 Результаты определения температуры участков пароперегревателей Номер образца Фактическая температура эксплуатации, °С Погрешность, % По описанию образцов Данные рентгенометрии (фиг.1) 1 530-560 592 5,7-11,7 2 470-500 491 1,8-4,5 3 576-582 563 2,3-3,3

Похожие патенты RU2509298C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 2015
  • Любимова Людмила Леонидовна
  • Заворин Александр Сергеевич
  • Ташлыков Александр Анатольевич
  • Артамонцев Александр Иванович
  • Табакаев Роман Борисович
RU2603207C1
СПОСОБ ОЦЕНКИ РЕСУРСА ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 2014
  • Любимова Людмила Леонидовна
  • Заворин Александр Сергеевич
  • Ташлыков Александр Анатольевич
  • Фисенко Роман Николаевич
  • Табакаев Роман Борисович
RU2555202C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ В ПЛАКИРОВАННОМ ИЗДЕЛИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 2013
  • Любимова Людмила Леонидовна
  • Заворин Александр Сергеевич
  • Ташлыков Александр Анатольевич
  • Фисенко Роман Николаевич
  • Табакаев Роман Борисович
RU2556801C2
Способ восстановления элементов парового котла 1989
  • Скоробогатых Владимир Николаевич
  • Цымбал Валерий Дмитриевич
  • Туляков Георгий Анатольевич
  • Киосов Анатолий Дмитриевич
  • Струтынский Александр Владимирович
  • Иванов Юрий Евгеньевич
SU1632991A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАССИВАЦИИ ТРУБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРОЗИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ 2013
  • Любимова Людмила Леонидовна
  • Заворин Александр Сергеевич
  • Лебедев Борис Владимирович
  • Ташлыков Александр Анатольевич
  • Артамонцев Александр Иванович
  • Фисенко Роман Николаевич
  • Табакаев Роман Борисович
RU2544313C2
Способ определения остаточной долговечности труб пароперегревателя котла электростанций 1983
  • Школьникова Бальбина Эммануиловна
  • Шешенев Михаил Федорович
  • Злепко Виктор Федорович
  • Пронина Галина Георгиевна
SU1161875A2
СПОСОБ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОГО КОНТРОЛЯ ДЕТАЛИ 2011
  • Яблокова Наталья Александровна
  • Яблоков Алексей Владимирович
  • Виноградов Александр Иванович
  • Кочетков Владимир Андреевич
  • Семенова Ирина Викторовна
  • Портер Александр Маркович
  • Коваленко Ольга Владимировна
RU2488099C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОСТАТОЧНЫХ МИКРОНАПРЯЖЕНИЙ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ 2008
  • Алексеева Людмила Егоровна
  • Гетманова Марина Евгеньевна
  • Филиппов Георгий Анатольевич
  • Шахпазов Евгений Христофорович
RU2390763C1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ГЕРМЕТИЧНОСТЬ 2016
  • Любимова Людмила Леонидовна
  • Заворин Александр Сергеевич
  • Ташлыков Александр Анатольевич
  • Табакаев Роман Борисович
RU2643681C2
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОБЛОКОВ СВЕРХ КРИТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ, РАБОТАЮЩИХ НА КИСЛОРОДНОМ ВОДНОМ РЕЖИМЕ 2020
  • Хаустов Михаил Юрьевич
RU2758073C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ РЕНТГЕНОМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЛОВ

Использование: для неразрушающего исследуемую поверхность контроля температурных условий эксплуатации и разрушения трубных элементов паровых и водогрейных котлов. Сущность заключается в том, что подготавливают образец трубного элемента и эталон из не работавшего в котле участка трубы, имеющей аналогичный состав и способ изготовления, осуществляют рентгеносъемку эталона в режиме термоциклирования в цикле «нагрев - охлаждение до комнатной температуры», строят на ее основе зависимость отношений интегральных интенсивностей, полученных при комнатной температуре для двух наиболее сильных дифракционных линий, не имеющих наложений с дифракционными линиями других фаз, от температуры термоцикла, производят рентгеносъемку образца трубного элемента при комнатной температуре, для которого определяют отношение интегральных интенсивностей тех же двух дифракционных линий, сравнивают отношения интегральных интенсивностей дифракционных линий образца и эталона и определяют температуру эксплуатации участка трубного элемента, принимая ее равной температуре эталона при данной величине отношения интегральных интенсивностей. Технический результат: обеспечение возможности реализации способа определения температурных условий эксплуатации трубных элементов котлов, распространяющегося на все виды стали, независимо от водного режима работы котла, без разрушения поверхности образца. 1 ил., 4 табл.

Формула изобретения RU 2 509 298 C1

Способ рентгенометрической оценки температурных условий эксплуатации трубных элементов котлов, в котором подготавливают образец трубного элемента и эталон из не работавшего в котле участка трубы, имеющей аналогичный состав и способ изготовления, осуществляют рентгеносъемку эталона в режиме термоциклирования в цикле «нагрев - охлаждение до комнатной температуры», строят на ее основе зависимость отношений интегральных интенсивностей, полученных при комнатной температуре для двух наиболее сильных дифракционных линий, не имеющих наложений с дифракционными линиями других фаз, от температуры термоцикла, производят рентгеносъемку образца трубного элемента при комнатной температуре, для которого определяют отношение интегральных интенсивностей тех же двух дифракционных линий, сравнивают отношения интегральных интенсивностей дифракционных линий образца и эталона и определяют температуру эксплуатации участка трубного элемента, принимая ее равной температуре эталона при данной величине отношения интегральных интенсивностей.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2509298C1

Способ рентгенографического контроля термической обработки мартенситностареющих сталей 1982
  • Нижник Софья Борисовна
  • Островская Валентина Петровна
  • Дорошенко Сергей Петрович
  • Усикова Галина Ивановна
SU1062578A1
Устройство для рентгеноструктурного анализа (его варианты) 1981
  • Блудилин Евгений Николаевич
  • Гриднев Виталий Никифорович
  • Гуревич Майор Ефимович
  • Журавлев Борис Фомич
  • Лариков Леонид Никандрович
  • Минаков Вениамин Николаевич
  • Трефилов Виктор Иванович
SU1035488A1
Устройство для рентгеноструктурного анализа 1990
  • Берсудский Евгений Иосифович
  • Карпов Роман Романович
  • Петьков Валерий Васильевич
  • Поленур Александр Вольфович
SU1753380A1
Способ рентгеноструктурного анализа 1984
  • Поленур Александр Вольфович
  • Петьков Валерий Васильевич
  • Разумов Олег Николаевич
  • Гавриш Анатолий Алексеевич
  • Карпов Роман Романович
SU1288563A1
WO 2009043095 A1, 09.04.2009
EP 772032 A2, 07.05.1997.

RU 2 509 298 C1

Авторы

Заворин Александр Сергеевич

Любимова Людмила Леонидовна

Ташлыков Александр Анатольевич

Фисенко Роман Николаевич

Табакаев Роман Борисович

Даты

2014-03-10Публикация

2012-11-07Подача