Оптимизация структуры и свойств длительно работавшего металла паропроводов из стали 12Х1МФ восстановительной термической обработкой

Abstract

Приведены результаты отечественных и зарубежных исследований кинетики поврежденности металла в зависимости от деформации ползучести, послужившие основанием для разработки шкал оценки степени развития порообразования и методики прогнозирования ресурса длительно работающего теплоэнергетического оборудования по микроповрежденности. Проведено исследование поврежденности металла в реальных условиях эксплуатации на электростанциях с использованием неразрушающего контроля методом реплик свыше тысячи гибов (наиболее напряженных элементов паропроводов) из сталей марок 12Х1МФ и 15Х1М1Ф энергоблоков мощностью 200 и 800 МВт и лабораторное исследование структуры и свойств более двадцати гнутых и прямых участков труб, вырезанных из паропроводов после длительных сроков службы. Установлено, что для оценки работоспособности гибов паропроводов необходимо, в отличие от рекомендаций действующих НТД, проведение исследований непосредственно гнутых, а не прямых участков труб. Анализ полученных данных свидетельствует, что накопленная в металле микроповрежденность является интегральным критерием, отражающим работоспособность в зависимости от всех эксплуатационных факторов (температура, давление, срок работы), геометрических параметров (толщина стенки, искажение формы сечения) и состояния металла (структура, свойства) конкретного элемента оборудования. Выполненное исследование подтверждает наибольшую информативность и достоверность металлографического метода оценки поврежденности металла, подверженного деформации ползучести, для диагностирования состояния высокотемпературных элементов теплоэнергетического оборудования, определения возможности их дальнейшей эксплуатации или необходимости проведения восстановительной термической обработки. The article presents the results of domestic and foreign studies of kinetics of metal damage depending on creep flow which served as the basis for the development of assessment scales of a pore forming degree as well as methods of resource forecasting of long-running power equipment in microdamaging. Research was carried out to study metal damage in real operating conditions at power plants by nondestructive checking with the use of the replica method of over a thousand of bends (the most stressed elements of steam lines) of MP and HP steel grades of power units with the capacity of 200 and 800 MW and a laboratory study of the structure and properties of over twenty curved and straight pipe sections cut from steam lines after a long service life. It was determined that to evaluate the efficiency of steam line bends it is necessary, in contrast to recommendations of applicable documentation, to conduct the research of bent pipe sections rather than of straight ones. The analysis of the data obtained shows that microdamaging accumulated in metal is an integral criterion of the efficiency depending on all operational factors (temperature, pressure, time), geometrical parameters (wall thickness, distortion- shaped cross-section) and metal state (structure, properties) of a particular equipment element. The research performed confirms the highest information content and reliability of the metallographic method of damage assessment of metal susceptible to creep flow in order to diagnose the state of high-temperature elements of power equipment, and to determine the possibility of their further operation or the need for conducting thermal treatment rehabilitation.