Дипломная работа специальность 5В071700 «Теплоэнергетика»


Учет коррозионного износа трубопроводов и теплоэнергетического оборудования



жүктеу 1,9 Mb.
бет12/21
Дата27.03.2023
өлшемі1,9 Mb.
#41880
түріДипломная работа
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   21
Байжанов пояснительн1

2.5.2 Учет коррозионного износа трубопроводов и теплоэнергетического оборудования.


Трубопроводные системы теплоснабжения работают в условиях, когда транспортируемая по ним горячая вода обладает коррозионной активностью.
По действующим нормам в прочностных расчетах этих трубопроводов учитывается работа под статической нагрузкой при отсутствии коррозии, проектирование же защиты от почвенной коррозии ведут без учета механических напряжений и структурно чувствительных свойств стали. Однако в реальных условиях вышеназванные трубопроводы и их сварные узлы испытывают действия как статических, так и динамических нагрузок от колебаний давления, температуры и вибрации при одновременном действии коррозионной среды (внутренней и внешней), приводящих в совокупности к коррозионной усталости металла. Раздельный подход к механике и коррозии игнорирует хорошо известный факт, что совместное действие коррозии и переменных механических напряжений неизбежно вызывает механохимические явления, отсутствующие при коррозии ненапряженного металла или при механическом нагружении без воздействия коррозионной среды: значительное увеличение скорости коррозии напряженного и деформированного металла по сравнению с ненапряженным (механохимическая коррозия) и потеря металлом сопротивляемости нагрузкам, намного меньшим стандартных предела прочности или предела усталости.
Влияние напряжений на коррозию многократно усиливается в местах резких изменений геометрической формы поверхности, являющихся концентраторами напряжения (сварные швы, поверхностные дефекты, царапины, задиры и т.п.), что вызывает неравномерность коррозии и ее локализацию. В результате этого возникает коррозионная усталость металла, характеризующаяся развитием коррозионного процесса в вершине коррозионно-механической трещины, приводящей к разрушению. Факты, приведенные в некоторых работах подтверждают коррозионно-усталостную природу возникновения трещин при разрушениях на ряде теплопроводов.
Для определения скорости коррозии на практике используются испытания на образцах-свидетелях, установленных в действующие трубопроводы. Однако, получаемые при таких испытаниях результаты, не учитывают влияния напряженного состояния, возникающего в стенках, на скорость коррозии.
Изменение скорости коррозии под действием механических напряжений можно определить, используя зависимость:





(2.53)

где:
- скорость коррозии металла при действии механических напряжений


- скорость коррозии ненапряженного металла
- мольный объем металла;
- напряжение испытываемое материалом стенок
- универсальная газовая постоянная;
- абсолютная температура.
Из уравнения (2.53) видно, что с увеличением величины повышается скорость коррозии. Таким образом, в зонах концентрации напряжений металл будет корродировать быстрее.
Переменный характер действующей на трубопровод нагрузки и другие факторы могут привести к образованию микротрещин в материале стенок. На концах микротрещин напряжения будут близки к разрушающим, поэтому с течением времени размеры микротрещин будут увеличиваться, расширяя зону коррозии. При этом, максимальная скорость коррозии будет на тех участках, на которых напряжения будут близки к прочности материала .
Расчеты по формуле (2.54) показывают, что для трубопроводов из низкоуглеродистой стали с величина , т.е. скорость коррозии увеличивается почти в 5 раз. Этот результат согласуется с результатами натурных наблюдений.
Если исключить различные дефекты, наиболее уязвимым звеном трубопроводов является зона сварного соединения.
В работе [10] приведены результаты испытаний по симметричному циклу при чистом изгибе образцов из стали 17 Г1С, иллюстрирующие влияние внутреннего и наружного шва на долговечность соединений по сравнению с долговечностью металла трубы. Также в работе [10] показано, что долговечность образцов со сварными швами в четыре с лишним раза меньше образцов без сварных швов, а коррозионно-активная среда (3% хлорид натрия, имитирующий пластовые воды) во всех случаях снижает долговечность более чем на 30 %. И хотя эти экспериментальные данные не полностью подтверждают результаты оценок увеличения скорости коррозии, приведенных выше - это стоит отнести к временному фактору, а именно к тому, что испытания на усталость образцов вырезанных из трубопровода проводились в течение короткого промежутка времени с частотой нагружения чистым изгибом 50 циклов в минуту [10].
Учитывая, что большинство трубопроводов работает при рабочих давлениях, вызывающих напряжения в материале трубы до 0,4-0,5 от предела текучести - 8т, реальное уменьшение срока службы трубопровода при воздействии переменных нагрузок можно оценить в восемь-десять раз, т.е. при расчетном сроке эксплуатации 30-40 лет, реальный срок жизни трубопровода до разрыва не превысит 5-6 лет. Для реальной оценки допустимой составляющей от динамической нагрузки на трубопровод можно использовать результаты исследований приведенные в работе [10].
Элементы трубопроводов перекачивающих станций, наряду с указанным нагружением, испытывают воздействие высокочастотной составляющей переменных составляющих относительно малой амплитуды. Амплитуда составляет 4-7 МПа при частотах 280-350 Гц на перекачивающих насосных станциях (ПСН) [9].
Очень важным является вопрос возможности зарождения и распространения усталостных трещин в трубопроводах при переменных напряжениях малой амплитуды.
Результаты исследований, приведенные в работе [6], показывают, что при плоском напряженном состоянии и отношении главных напряжений (что характерно для трубопроводов), а также при наличии остаточных напряжений в сварных швах максимальная предельная амплитуда изменения напряжения для низкоуглеродистых сталей не превышает 10 МПа при общем числе циклов нагружения N=105 и статической составляющей порядка 0,7-0,8 от .
С учетом изложенного, представляется целесообразным для трубопроводных систем теплоснабжения в условиях коррозионного износа ограничить допустимую динамическую составляющую напряжения в стенке трубопровода из-за воздействия волновых и вибрационных процессов величиной 2-3 МПа.
В процессе эксплуатации трубопроводных систем теплоснабжения, неизбежно возникают достаточно интенсивные волновые (колебания давления, гидроудары и т.п.) и вибрационные процессы из-за включения или отключения дополнительных циркуляционных насосов, подпиточных насосов, аварийных отключений электропитания, ошибочных действий обслуживающего персонала и т.п., которые приводят к возникновению, с течением времени, усталостных и коррозионно-усталостных трещин в местах сварных соединений или каких либо дефектов, являющихся концентраторами напряжений (царапины, задиры, заводские дефекты и пр.)
Все эти факторы, как правило, не учитываются при проектировании трубопроводных систем. В большинстве нормативных документов, в лучшем случае, регламентируются допустимые уровни вибрации трубопроводов, а требования к пульсациям давления в этих документах отсутствуют. Необходимо отметить, что в нормативных документах многих отраслей промышленности отсутствуют не только ограничения на колебания (пульсации) давления в трубопроводах, но и ограничения на уровень вибрации. Следствием этого является высокая и постоянно возрастающая аварийность на трубопроводном транспорте (на 7-9 % ежегодно).


жүктеу 1,9 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   21




©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін қызмет
халықаралық қаржы
Астана халықаралық
қызмет регламенті
бекіту туралы
туралы ережені
орталығы туралы
субсидиялау мемлекеттік
кеңес туралы
ніндегі кеңес
орталығын басқару
қаржы орталығын
қаржы орталығы
құрамын бекіту
неркәсіптік кешен
міндетті құпия
болуына ерікті
тексерілу мемлекеттік
медициналық тексерілу
құпия медициналық
ерікті анонимді
Бастауыш тәлім
қатысуға жолдамалар
қызметшілері арасындағы
академиялық демалыс
алушыларға академиялық
білім алушыларға
ұйымдарында білім
туралы хабарландыру
конкурс туралы
мемлекеттік қызметшілері
мемлекеттік әкімшілік
органдардың мемлекеттік
мемлекеттік органдардың
барлық мемлекеттік
арналған барлық
орналасуға арналған
лауазымына орналасуға
әкімшілік лауазымына
инфекцияның болуына
жәрдемдесудің белсенді
шараларына қатысуға
саласындағы дайындаушы
ленген қосылған
шегінде бюджетке
салығы шегінде
есептелген қосылған
ұйымдарға есептелген
дайындаушы ұйымдарға
кешен саласындағы
сомасын субсидиялау