автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Эволюция микроструктуры и критерии предельного состояния при прогнозировании работоспособности теплоустойчивых сталей

На правах рукописи

Смирнов Александр Николаевич

ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И КРИТЕРИИ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ПРОГНОЗИРОВАНИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ

05.16.01- «Металловедение и термическая обработка металлов» 05.02.11- «Методы контроля и диагностика в машиностроении»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - 2004

Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения (г. Новосибирск) и Кузбасском государственном техническом университете (г. Кемерово)

Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Муравьев В. В.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Ермолов И. Н.,

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Тушинский Л. И.,

доктор технических наук, профессор Кулешов В. К.

Ведущая организация

Институт физики металлов УрО РАН

Защита состоится 10 декабря 2004 г. в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д.218.012.04 при Сибирском государственном университете путей сообщения по адресу: 630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191,1-й корпус, ауд. 226, тел./факс (3832) 28-73-16.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 5 ноября 2004 г.

тв$

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Надежное прогнозирование работоспособности технических устройств опасных производственных объектов (ТУОПО) является одной из основных проблем в промышленности. В России более 80 % потенциально опасного оборудования отработало расчетный срок службы, и старение значительно опережает темпы технического перевооружения. Только в энергетике по состоянию на август 2004 года около 90 % технических устройств тепловых электростанций исчерпало парковый/ресурс, большая его часть достигла физического износа.

Существующий в настоящее время подход к прогнозированию работоспособности и увеличению эксплуатационного ресурса металла ТУОПО отличается большим многообразием руководящих документов, методов, методик и средств исследований и испытаний. Все это значительно затрудняет процесс диагностирования и не всегда позволяет правильно оценить состояние технических устройств и, следовательно, надежно прогнозировать срок их службы. Неразрушающие физические методы исследований в задачах прогнозирования работоспособности металлоконструкций ориентированы, главным образом, на выявление уже существующих и развивающихся очагов разрушения, они не дают возможности выявлять стадии зарождения микроповреждений и оценивать характер изменения микроструктуры. Проблема усугубляется отсутствием научно обоснованной концепции надежного прогнозирования работоспособности длительно работающего металла.

Поэтому очевидна необходимость разработки нового методологического подхода к оценке работоспособности металла ТУОПО, основанного на выявлении закономерностей эволюции микроструктуры и изменения физико-механических характеристик неразрушающими физическими методами исследования.

Акустические методы испытаний имеют ряд преимуществ, заключающихся в уникальных свойствах ультразвуковых волн выявлять множество рассеянных микроповреждений, размеры каждого из которых меньше порога чувствительности многих других методов испытаний.

В металле ТУОПО накопление микроповрежденности, образование микро- и

применение акустических методов, включая акустико-эмиссионный (АЭ) может привести к выявлению таких зон Одним из важнейших достоинств акустических методов является возможность исследовать поверхностные микроструктурные несовершенства в материалах с применением поверхностных акустических волн Рэлея (ПАВ)

Таким образом, решение научной проблемы повышения эффективности использования ТУОПО путем надежного прогнозирования их работоспособности при длительной эксплуатации акустическими методами имеет особую актуальность.

Цель работы: оценка и прогнозирование работоспособности технических устройств на основе раскрытия физических закономерностей распространения акустических волн при эволюции микроструктуры и разработки комплексного критерия предельного состояния теплоустойчивых сталей

Основная идея работы заключается в использовании установленных связей между микроструктурным состоянием, накопленной структурной поврежденностью, внутренними напряжениями, механическими свойствами и характеристиками распространения акустических волн для повышения работоспособности металла ТУОПО

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1 Оценить роль основных факторов, влияющих на работоспособность металла ТУОПО, на основе изучения фактического состояния технических устройств на различных стадиях жизненного цикла, физико-химических процессов, протекающих в сталях и сплавах, а также существующих и перспективных методов прогнозирования работоспособности

2 Разработать концептуальную модель управления безопасной эксплуатацией и прогнозирования работоспособности ТУОПО на основе системного подхода к оценке технического состояния длительно работающего металла при эволюции микроструктуры с применением акустических методов

3 Выявить источники внутренних напряжений в теплоустойчивых хромомолиб-денованадиевых сталях и установить их влияние на длительную прочность

4. Установить влияние характера микроструктуры, фазового состава, физико-механических свойств и внутренних напряжений на акустические характеристики в теплоустойчивых сталях на разных стадиях их жизненного цикла.

5. Выявить степень влияния микроструктуры и физико-механических свойств исследованных сталей в исходном состоянии после различных режимов термической обработки на акустические характеристики.

6. Разработать комплексный критерий предельного состояния длительно работающего металла ТУОПО, отражающий уровень структурного состояния исследованных сталей на разных стадиях жизненного цикла.

7. Разработать методику определения предельного состояния и работоспособности ТУОПО, апробировать ее и внедрить на промышленных предприятиях. Методы исследований. При выполнении работы применена методология,

характеризуемая:

• системностью, позволившей сформировать концепцию управления безопасной эксплуатацией ТУОПО, предусматривающую комплексное описание в единых терминах и категориях металловедения и технического диагностирования процесс прогнозирования работоспособности длительно работающего металла;

• использованием оптической и электронной дифракционной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, разрушающих испытаний, спектрально-акустического и акустико-эмиссионного методов, конечно-элементного моделирования, корреляционного и регрессионного анализов, математической статистики.

Экспериментальные результаты основаны на определении длительной прочности теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей на различных стадиях жизненного цикла и измерении в них времени задержки ПАВ; электронно-микроскопических и рентгеноструктурных методах измерения внутренних напряжений, определении фазового состава и параметров микроструктуры; высокотемпературных механических испытаниях сталей с регистрацией потоковых характеристик АЭ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные

положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы экспериментальными данными, полученными автором, не противоречат известным положениям металловедения, технической диагностики и неразрушающего контроля, базирующихся на доказанных концепциях, логических и математических моделях, и согласуются с базовыми закономерностями эволюции микроструктуры и их влиянием на работоспособность ТУОПО.

Достоверность научных положений обусловлена:

• использованием современных взаимно дополняющих экспериментальных методик и корректно обоснованных методов решения поставленных задач, а также применением апробированных математических моделей;

• критическим сопоставлением полученных результатов с результатами других исследователей в области металловедения, неразрушающего контроля и технической диагностики;

• практическим использованием разработанных методик и электронной базы данных (БД ТУОПО) в промышленности, в том числе и в энергетике;

• использованием метрологически поверенной аппаратуры, приборов и оборудования.

Научная новизна работы:

1. Разработана концептуальная модель управления безопасной эксплуатацией и прогнозирования работоспособности ТУОПО, представленная в виде информационной системы, основанной на учете, обобщении, систематизации и структурировании информации о техническом состоянии длительно работающего металла.

2. Выявлены источники внутренних напряжений на мезо- и микроструктурных уровнях в теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталях на различных стадиях жизненного цикла, впервые установлены связи величины локальных внутренних напряжений и плотности экстинкционных контуров с длительной прочностью исследованных сталей.

3. Экспериментально найдены закономерности изменения времени задержки ПАВ в зависимости от характера микроструктуры, величины локальных внутренних напряжений (амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки и плотности экстинкционных контуров) в теплоустойчивых хромомолиб-денованадиевых сталях, разработаны математические модели состояния, адекватно отражающие эти закономерности, выявлены связи потоковых характеристик акустической эмиссии с длительной прочностью.

4. Разработан комплексный критерий предельного состояния (ККПР) теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей по времени задержки ПАВ (Патент РФ, № 2231057).

Практическая значимость результатов работы:

1. На основе ККПР разработана методика оценки предельного состояния металла различных элементов ТУОПО (паропроводов, камер, коллекторов, труб теплообмена котельных агрегатов, сосудов, работающих под давлением и др.), пригодная для прогнозирования их работоспособности.

2. Предложен неразрушающий метод оценки микроструктурного состояния, структурной поврежденности и физико-механических характеристик длительно работающих сталей в процессе их эксплуатации по времени задержки ПАВ.

3. Разработана и внедрена электронная база данных (БД ТУОПО), зарегистрированная в реестре программ для ЭВМ Российского агентства по патентам и товарным знакам, позволяющая при прогнозировании работоспособности проводить выбор технических устройств по нормируемым классификационным признакам, датам и видам технического надзора, определять сроки и виды работ при техническом диагностировании, осуществлять мониторинг технического состояния оборудования. Использование базы данных обеспечивает условия для накопления и подготовки исходных данных, требующихся для выполнения расчетов прочности и остаточного ресурса ТУОПО.

4. Разработаны рекомендации по прогнозированию работоспособности ТУОПО с использованием ККПР и конечно-элементного моделирования, которые применены при продлении срока дальнейшей эксплуатации барабанов котлов № 2, 3 Южно-Кузбасской ГРЭС и элементов котлов № 1, 3, 7 Западно-

Сибирской ТЭЦ. Предложенные разработки нашли применение на других промышленных предприятиях Кузбасса: ОАО «Юргинский машиностроительный завод», ОАО "Кузнецкий металлургический комбинат», ОАО «Азот», ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат», ОАО «Химмаш», ОАО «Угольная компания «КузбассразрезугольЛ>).

5. Обоснована возможность и определена область применения разработанных рекомендаций и методик. Экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет свыше 1,5 млн. рублей. Основные положения, выносимые на защиту.

1. Концептуальная модель оценки предельного состояния и прогнозирования работоспособности теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей, эксплуатирующихся в сложных напряженных условиях, разработанная на основе нового методологического подхода к анализу обширного эмпирического материала, накопленного в этой области знаний.

2. Совокупность экспериментально обнаруженных закономерностей влияния параметров микроструктуры (плотности и характера распределения дислокаций, объемной доли карбидных частиц, плотности контуров изгиба-кручения), величины локальных внутренних напряжений на акустические характеристики и механические свойства (длительную прочность, предел прочности, предел текучести) теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей после различных сроков службы.

3. Физические представления и экспериментально подтвержденные математические модели связей параметров микроструктуры и механических свойств теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей с локальными внутренними напряжениями и акустическими характеристиками.

4. Экспериментально установленные закономерности влияния режимов термической обработки углеродистых, кремнемарганцевых и хромомолибденована-диевых сталей в исходном состоянии на время задержки ПАВ.

5. Комплексный критерий предельного состояния, применение которого позволяет с достаточной достоверностью по времени задержки ПАВ в исследованном элементе оборудования, прогнозировать его работоспособность, опреде-

лять неразрушающим методом степень накопленной микроповрежденности и физико-механические характеристики исследуемых сталей. Личный вклад автора заключается:

• в постановке и решении научной проблемы, в разработке системных положений и подходов к прогнозированию работоспособности металла после длительной эксплуатации;

• в разработке концептуальной модели управления безопасной эксплуатацией ТУОПО;

• в проведении комплекса экспериментальных исследований микроструктуры, определении физико-механических и акустических характеристик на различных этапах жизненного цикла исследованных теплоустойчивых сталей и в установлении основных закономерностей влияния параметров микроструктуры на акустические характеристики;

• в разработке ККПР и методики оценки предельного состояния металла ТУОПО, создании электронной базы данных (БД ТУОПО);

• в апробации и внедрении результатов работы.

В диссертации не использованы идеи соавторов. Подавляющее большинство публикаций по теме диссертации написаны лично автором.

Результаты работы нашли применение в учебном процессе в виде курсов лекций для студентов, магистрантов и аспирантов по дисциплинам «Диагностика технического состояния технологического оборудования», «Материаловедение», «Технологические процессы машиностроительных производств», «Научные основы технологии машиностроения», «Система обеспечения качества машиностроительного производства», «Новые методы обработки», «Методология научных исследований» для студентов специальностей: «Технология машиностроения»; «Оборудование и технология сварочного производства»; «Теплоснабжение по отраслям» и «Горные машины и оборудование», а также отражены в двух монографиях и методических указаниях к лабораторным и практическим занятиям, изданных в период 1988-2004 гг.

Представленные в диссертационной работе исследования выполнялись в соответствии с общеакадемической программой фундаментальных исследований АН СССР «Повышение надежности систем машина- человек - среда» в период 19892000 гг.; Федеральной целевой программой «Интеграция» на 1997-2002 гг., научно-технической программой «Сибирь», республиканской комплексной программой «Энерго- и ресурсосберегающие технологии» в течение 1998 года, научно-технической программой Минобразования РФ «Поисковые и прикладные исследования высшей школы в приоритетных направлениях науки и техники» в 2001— 2002 гг., межотраслевой программой Миннауки РФ и РАО ЕС России «Живучесть ТЭС», межвузовской программой НИР «Металл».

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и получили одобрение в период с 1976 по 2003 г. на 17 всесоюзных, 10 республиканских, 6 региональных, 4 международных научно-технических конференциях, в том числе: всесоюзной научно-технической конференции «Опыт эксплуатации длительно работающего металла энергооборудования», Москва, 1976 г.; седьмого научно-техническое совещания по тепловой микроскопии, Москва, 1976 г.; всесоюзного научно-технического совещания «Рациональные методы контроля, обеспечивающие надежность металла энергооборудования», Москва, 1978 г.; всесоюзного научно-технического совещания «Опыт контроля и исследования металла энергооборудования», Горловка, 1979 г.; всесоюзного научно-технического совещания «Система контроля и оценка надежности и долговечности металла в энергоустановках», Москва, 1981 г.; всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы термической и термомеханической обработки стали», Днепропетровск, 1981 г.; всесоюзной научно-технической конференции «Повышение эксплуатационной надежности сварных соединений энергооборудования», Москва, 1982 г.; всесоюзного научно-технического совещания «Надежность трубопроводов электростанций», Москва, 1990 г.; 2-й международной научно-технической конференции «Pipeline inspection 2nd international conference», Москва, 1991 г.; международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути развития металлургии», Новокузнецк, 1998 г.; международной школы-семинара «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах, компьютерное моделирование», Барнаул, 2001 г.; международ-

ного семинара «Актуальные проблемы прочности», посвященного памяти В. А. Лихачева (70 лет со дня рождения), Санкт-Петербург, 2001 г.; научно-технической конференции «Промышленная безопасность при эксплуатации паровых и водогрейных котлов, сосудов, работающих под давлением и трубопроводов пара и горячей воды, Котлонадзору России 160 лет», Санкт-Петербург, 2003 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 69 работ, в том числе 2 монографии, 2 авторских свидетельства, 1 патент, 1 программа для ЭВМ и 1 база данных ТУОПО, зарегистрированные в Российском агентстве по патентам и товарным знакам.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 7 глав, заключения, списка использованной литературы из 33 Наименования и 3 приложений, содержит 383 страницы основного текста, 141 рисунок, 37 таблиц. Методики исследований приведены в приложении 1 к диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко определен объект исследований. Сформулирована научная проблема металловедения и технической диагностики, заключающаяся в решении задач повышения эффективности использования теплоустойчивых сталей, надежного прогнозирования их работоспособности. Обоснована актуальность работы, изложена цель, идея и задачи исследований, приведены основные результаты работы.

В первой главе проанализированы существующие научные подходы к проблеме повышения эффективности использования конструкционных сталей и прогнозирования их работоспособности, рассмотрены условия работы и материалы, применяемые для изготовления ТУОПО сроки эксплуатации и процессы, протекающие в металлах при длительной службе.

ТУОПО работают в сложных напряженных условиях при высоких температурах, больших концентрациях напряжений, высоких динамических нагрузках, в присутствии агрессивных сред и т. д. При длительной эксплуатации в материалах этих объектов происходят сложные физико-химические процессы, связанные с пере-

стройкой микроструктуры, перераспределением внутренних напряжений, образованием и развитием микроповреждений и вызванные такими явлениями, как коррозия (химическая, электрохимическая, коррозия под напряжением и т. д.), усталость (многоцикловая, малоцикловая, коррозионная, коррозионно-термическая и т. д.), ползучесть различных типов, а во многих случаях и их совместное действие. В связи с этим к материалам предъявляются специфические требования.

Для оценки состояния металла на различных этапах его жизненного цикла проводят целый комплекс как разрушающих, так и неразрушающих испытаний. Проведение разрушающих испытаний связано с изготовлением образцов для исследования из реальной конструкции, что довольно часто как технически, так и экономически нецелесообразно, а во многих случаях и нереально. Поэтому дальнейшему развитию, совершенствованию методов и средств неразрушающих испытаний длительно работающего металла уделяется значительное внимание.

При определении возможности дальнейшей эксплуатации оборудования недостаточно информации о наличии либо отсутствии дефектов. Для оценки фактического состояния ТУОПО, отработавших расчетный срок службы, и для прогнозирования их работоспособности необходимо определить микроструктурное состояние металла, адекватное предельному.

Перспективными в этом плане являются акустические методы. Вопросам исследований микроструктуры и физико-механических свойств различных материалов акустическими методами во всем мире уделяется повышенное внимание. Следует особенно подчеркнуть достижения российских ученых из Московской, Уральской, Нижегородской и Сибирской школ металловедов и акустиков. Акустические методы контроля микроструктуры и физико-механических свойств используют при изучении различных материалов, в частности сталей, чугунов и алюминиевых сплавов. Показано, что при увеличении степени поражения металла микропорами, происходит монотонное уменьшение значений скоростей ультразвуковых волн и что изменение этих скоростей на третьей стадии ползучести достигает минимального значения и достигает двух и более процентов. Однако до настоящего времени не изучено влияние режимов термической обработки теплоустойчивых сталей и низкоуглеродистых конструкционных сталей, их физико-механических характеристик в

исходном состоянии и после различных сроков эксплуатации на характеристики распространения акустических волн, отсутствует информация о механизмах их связи и физической природе этого явления.

Одним из важнейших достоинств акустических методов является возможность выявлять структурную поврежденность в поверхностных слоях изделий с применением волн Рэлея. Акустическая эмиссия (АЭ) является одним из перспективных акустических методов контроля, она находит все более широкое применение, как для исследования структурных превращений при термической обработке, характера изменения микроструктуры при длительной эксплуатации и накопления микропо-врежденности, взаимодействия дислокаций, так и для выявления микро- и макротрещин, а также других видов дефектов.

Практическая реализация научных представлений о прогнозировании работоспособности длительно работающего металла акустическими методами требует создания базовых представлений о взаимосвязи параметров микроструктуры с акустическими характеристиками, выполнении систематизации и структуризации большого объема научной и практической информации.

Во второй главе разработана концептуальная модель управления безопасной эксплуатацией ТУОПО и прогнозирования работоспособности длительно работающего металла. В данной области знаний накоплен обширный эмпирический материал по применяемым сталям и сплавам, протекающим в них процессам, закономерностям изменения микроструктуры и свойств металла ТУОПО при длительной службе, типам эксплуатационных разрушений и их причинах, видам, методам неразру-шающего контроля и выявляемым дефектам, результатам разрушающих испытаний и т. д. При решении вопросов управления безопасной эксплуатацией ТУОПО, в частности прогнозирования работоспособности, возникает необходимость выбора моделей, критериев, исходных данных для расчета остаточного ресурса, что является трудоемкой задачей.

Кроме того, необходимость разработки модели обусловлена отсутствием единой методологии при анализе результатов комплексных исследований и испытаний длительно работающего металла.

На наш взгляд, достоверность и качество результатов может быть значительно улучшены, а трудоемкость оценок существенно снижена при использовании возможностей современных информационных технологий.

В разработке концептуальной модели использованы системный и объектно-ориентированный подходы к описанию проблемы, когда микроструктурное состояние сталей представляется в виде информационной системы знаний и закономерностей в соответствии с методологией структурного моделирования.

Впервые существующий подход к безопасной эксплуатации и прогнозированию работоспособности ТУОПО представлен в виде концептуальной модели, которая описывает функции системы. Система представлена в виде наследственных диаграмм, где на входе контекстной (основной) диаграммы введен расчетный ресурс (РР), на выходе - ресурс остаточный (РО). Здесь механизмами реализации являются работы по выполнению расчетных (заданных) режимов эксплуатации оборудования (Э), проведению экспертизы промышленной безопасности в регламентированные нормативными документами (НД) сроки (О), выполнению ремонтно-восстановительных работ, а при необходимости - замене деталей и узлов технических устройств (В). Все эти работы проводятся под управляющим воздействием нормативно-технической документации (НД) и технической документации на конкретное оборудование (ТД). Детализированная диаграмма АО приведена на рис. 1. После некоторого срока наработки техническое состояние оборудования изменяется, соответственно уменьшается и ресурс. Для определения остаточного ресурса (РО) выполняют оценку фактического технического состояния ТУОПО путем проведения экспертизы (О). Запросы в базы данных ТУОПО и состояния металла (БДСМ) дают экспертам информацию о процессах, протекающих в металле аналогичных технических устройств при близких сроках и условиях эксплуатации (рис. 1). Результаты экспертизы (при необходимости) передаются по (Т) в блок А1 для корректировки режимов эксплуатации ТУОПО.

Данная концептуальная модель управления безопасной эксплуатацией впервые была развита и дополнена новыми функциями, которые описывают закономерности изменения акустических характеристик в зависимости от структурного со-

Рис. 1. Детализированная контекстная диаграмма модели управления безопасной эксплуатацией и прогнозирования работоспособности ТУ ОПО (декомпозиция АО)

Рис. 2. Определение акустических характеристик исследуемых сталей (декомпозиция блока А2252)

стояния, физико-механических свойств, накопленной микроповрежденности для разработки комплексного критерия предельного состояния длительно работающего металла технических устройств.

Проведена декомпозиция модели до уровня стадий и этапов выполнения экспертизы и разработки акустического метода. В качестве примера на рис. 2 приведена одна из декомпозиций, описывающая определение акустических характеристик исследованных сталей при оценке их микроструктурного состояния.

В данной структурной модели обоснованный и выбранный метод акустической структуроскопии (АВ), физико-механические характеристики, а также результаты металлофизических исследований стали (ФМ) представляют собой исходные данные для определения состояния металла по акустическим характеристикам. Механизмом реализации является процесс акустических измерений (АИ) под управляющим воздействием физико-химических явлений (ФЯ), которые произошли в исследованном металле за определенный период работы, а также нормативной и технической документация (НД, ТД).

Показано, что существуют связи между различными блоками разработанной модели, которые требуют специальных исследований. В работе проведено детальное исследование этих связей. Таким образом, концептуальная модель управления безопасной эксплуатацией ТУОПО и прогнозирования работоспособности дает четкое представление о существующем и разработанном в настоящей работе подходе к экспертизе технических устройств и прогнозированию работоспособности.

В третьей главе рассмотрены вопросы выбора акустических характеристик, чувствительных к изменению микроструктуры и физико-механических свойств в сталях 20, 17ГС.09Г2С, 16Г2АФ, ЖШФ, т1М1Ф, 12Х2МФСР.

В настоящей работе исследовано более пятисот паропроводных и паропере-гревательных труб после различных сроков эксплуатации (от 15 до 287 тыс. час), разрушенных труб и их гибов, а также контрольных участков паропроводов Томь-Усинской, Беловской и Кемеровской ГРЭС, Западно-Сибирской и НовоКемеровской ТЭЦ, изготовленных из сталей 20, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, а кроме того образцы из сталей 17ГС, 09Г2С.16Г2АФ, вырезанные из сосудов высокого давления.

Определены механические свойства, исследована микроструктура с применением оптической, электронной дифракционной, растровой микроскопии, спектрально-акустического и акустико-эмиссионного методов. Проведены испытания на длительную прочность при температуре 600°С. Измерена плотность сталей методом гидростатического взвешивания, выполнен фазовый анализ и высокотемпературные испытания на ползучесть.

Установлено, что после закалки, отжига и нормализации, закалки с низким, средним и высоким отпуском сталей 20, 17ГС, 09Г2С и 16Г2АФ время задержки ПАВ в них зависит от характера микроструктуры и связано с механически-

ми характеристиками (рис. 3). Анализ результатов показал, что увеличение времени задержки ПАВ в исследованных сталях связано с повышением степени искаженно-сти кристаллической решетки при образовании пересыщенных твердых растворов после закалки, а уменьшение времени задержки ПАВ - со снижением искаженности кристаллической решетки за счет распада пересыщенных твердых растворов при отпуске, вследствие чего растут упругие модули и уравновешивается структура.

Для исследованных сталей с увеличением температуры отпуска пластические свойства увеличиваются, а прочностные характеристики (твердость, пределы прочности и текучести) снижаются.

Исследованы стали 12Х1МФ, 12X1 MlФ, 12Х2МФСР с различным содержанием бейнита в структуре, феррито-перлитными и структурами перегрева. Для этих сталей с уменьшением содержания бейнита происходит монотонное снижение времени задержки ПАВ, причем минимальное наблюдается у структур с минимальным содержанием бейнита отпуска, либо с феррито-перлитной микроструктурой.

Установлено, что со снижением длительной прочности, прочностных свойств и незначительным увеличением пластических характеристик происходит снижение времени задержки ПАВ. Так, в стали 12Х2МФСР максимальный предел прочности, равный 672 Мпа, и максимальный предел текучести, равный 510 Мпа, соответствуют максимальному изменению времени задержки ПАВ 40,4 не.

ДУ¥, не

35

40

30

20

25

15

10

5

0

100

200

300

400

500

600 4

*«гпугка

'С

Рис 3 Влияние температуры отпуска конструкционных сталей на время задержки ПАВ

Четвертая глава посвящена исследованию микроструктуры и физико-механических свойств длительно работающих сталей с различной длительной прочностью При увеличении срока наработки металла от исходного состояния до 287 тыс час длительная прочность, экстраполированная на 104 час , снизилась от 149 до 28 МПа (сталь 12Х1МФ) Со снижением уровня длительной прочности стали 12Х1МФ после большого срока наработки при рабочих параметрах произошло повышение содержания легирующих элементов в карбидном осадке, а именно Сг - от 17,8 до 37,0 %, Мо -от 28,2 до 55,3 к и V - от 60,8 до 79,3 %

Основной карбидной фазой в исходном состоянии является легированный цементит М,С и с л и VC Обеднение ос-твердого раствора при длительной эксплуатации сопровождается появлением в структуре мелкодисперсных карбидов VC и сложного карбида Л/23С6, также происходит превращение карбида М£3 в М2]С^ Крупные карбиды М^С6формируются, в основном, в виде цепочек или отдельных карбидов по границам зерен, при этом средний размер этих карбидов составляет 0,6-1,5 мкм, размеры мелкодисперсных карбидов ванадия, расположенных в ферритных зернах - 0,06-0,08 мкм (рис 4-5)

Помимо карбидов в стали присутствуют окислы хрома. Электронно-микроскопическим исследованием установлено, что частицы окислов мелкие и располагаются, в основном, на дислокациях. В этом случае в ядре дислокации и в его окрестности образуется атмосфера из атомов кислорода.

При длительной эксплуатации в сталях происходит дифференциация бейнит-ной и перлитной составляющих, сфероидизация и коагуляция карбидов с преимущественным их выделением по границам зерен. Бейнитныё зёрна неоднородны по своему строению, ферритная матрица бейнитных зёрен характеризуется неоднородной плотностью дислокаций.

Микроструктура металла трубы с минимальной длительной прочностью (28 МПа) состоит из феррита и крупных коагулированных карбидов, расположенных по границам зёрен, мелкие карбиды распределены в ферритных зёрнах, на границах зёрен обнаружены микропоры.

В сталях с длительной прочностью свыше 100 МПа обнаружено три типа дислокационных субструктур (ДСС) сетчатая, клубково-ячеистая и фрагментирован-ная Основным типом субструктуры является сетчатая Клубково-ячеистая и фраг-ментированная ДСС встречаются значительно реже В сталях с длительной прочностью ниже 90 МПа клубково-ячеистая субструктура отсутствует Основным типом субструктуры здесь является фрагментированная На поверхности паропроводов и в зонах разрушений в отдельных участках присутствует еще один (четвертый) тип субструктуры - субструктура с высокой плотностью окисления Пятым типом субструктуры, присутствующим в исследуемых сталях, является субструктура предраз-рушения (микротрещины) Трещины наблюдаются на границах зерен в тех местах, где крупные карбиды располагаются в виде цепочек (рис 6а) Шестой тип

субструктуры - субструктура с микропорами (рис 6б)

Рис. 6. Субструктуры с трещинами между карбидами (а) и с микропорами (б)

Границы зерен в исследуемых сталях весьма часто имеют криволинейную форму. В них содержатся дефекты: дислокации, карбиды, поры. Применение метода дифракционной электронной микроскопии позволяет регулировать локальность измерения полей напряжений в широких пределах (от одной десятой до сотен микрометров). При этом величины внутренних (дальнодействующих) напряжений восстанавливаются по картине структуры материала несколькими способами: 1) по радиусу изгиба дислокаций в плоскости скольжения; 2) по расстоянию между дислокациями и параметрами дислокационных скоплений; 3) по расстоянию между активными плоскостями скольжения; 4) по параметрам изгибных экстинкционных конту-

ров (контуры изгиба-кручения). Именно последний (четвертый) способ и был использован при изучении внутренних напряжений в теплоустойчивых сталях.

Контуры изгиба-кручения наблюдали и измеряли в сетчатой и фрагментиро-. ванных субструктурах, от карбидных частиц, расположенных на границах фрагментов и от границ фрагментов, внутри крупных карбидных частиц. Выявлена связь плотности контуров изгиба-кручения с длительной прочностью теплоустойчивых сталей (рис. 7).

Установлено, что источниками внутренних (дальнодействующих) напряжений в исследуемых сталях являются: (1) - напряжения, возникающие от дислокационных зарядов в поляризованной дислокационной структуре, т.е. от избыточной плотности дислокаций внутри сетчатой и фрагментированной субструктур; (2) - несовместность деформаций отдельных фрагментов и зерен (границы фрагментов и зерен); (3) - частицы карбидных фаз, расположенных на границах и в стыках фрагментов; (4) - крупные частицы карбида М2зС6, находящиеся на границах зерен.

В теплоустойчивых хромомолибдеыованадиевых сталях амплитуда кривизны-кручения кристаллической решетки изменяется в пределах 500-1800 рад/см. Это -моментные локальные напряжения вблизи источников. Их средняя амплитуда в карбидных частицах колеблется от 340-520 МПа до 1000 МПа. При снижении длительной прочности в исследованных сталях обнаружено увеличение величины внутренних напряжений (рис. 8).

В пятой главе изложены результаты исследований влияния параметров микроструктуры длительно работающих теплоустойчивых сталей на акустические характеристики. Для подтверждения высокой чувствительности и правильности выбора спектрально-акустического метода исследовали два поврежденных гиба паропроводов, изготовленных из стали 12Х1МФ и разрушенных после 160537 (гиб «А») и 176256 (гиб «Б») часов эксплуатации.

1/Гх10\ см 1

12Х1МФ

20 т 60 во т ,г0 ф™ МЛа

Рис. 7. Связь плотности контуров изгиба-кручения с длительной прочностью хромомолибденованадиевых сталей

ТхЮ ', МПа

оЧч

12Х2МФСР

/ о4

/15Х1М1Ф

12X1МФ / -

а,7, МПа

Рис. 8. Связь напряжений изгиба-кручения с длительной прочностью хромомолибденованадиевых сталей

В гибе «А» на расстоянии 28-33 мм от магистральной трещины с наружной поверхности выявили вторичную трещину параллельную магистральной. Исследование проведено в зоне окончания вторичной трещины. Время задержки ПАВ фиксировали в гибах «А» и «Б» на участках, где в дальнейшем исследовали микроструктуру.

Основными дислокационными субструктурами, присутствующими в любой точке на поверхности труб, являются сетчатая и фрагментированная.

Средний размер фрагментов вблизи магистральных трещин и вторичной трещины имеет минимальное значение (~0,35 мкм). Во всех участках исследованных гибов скалярная плотность дислокаций изменяется случайным образом, тем не менее, имеется тенденция к ее уменьшению по мере удаления от зон разрывов. Средняя амплитуда кривизны-кручения и плотность экстинкционных контуров уменьшаются с увеличением расстояния от берегов магистральных трещин, а в гибе «А» вновь возрастают у вторичной трещины. Локальные внутренние напряжения (изгиба-кручения) велики, приближаются к пределу прочности и превосходят его; они могли (при длительной эксплуатации) привести к зарождению микротрещин на поверхности металла, их слиянию, и образованию магистральных трещин. В зоне окончания вторичной трещины (гиб «А») зафиксирован повышенный уровень внутренних напряжений и времени задержки ПАВ (кривые 1, 3, рис. 9). В гибе «Б» эти характеристики изменяются монотонно от зоны разрыва (кривые 2, 4, рис. 9). Однотипный характер кривых изменения времени задержки ПАВ, локальных внутренних напряжений (изгиба-кручения) свидетельствует об их связи с изменением акустических характеристик.

Из рассмотренных графиков (рис. 9) видно, что с увеличением величины локальных внутренних напряжений (средней кривизны-кручения кристаллической решетки) происходит рост времени задержки ПАВ, что объясняется ослаблением ультразвуковых колебаний на источниках (концентраторах) внутренних полей напряжений, причем со снижением плотности источников, уменьшением кривизны-кручения кристаллической решетки и величины локальных внутренних напряжений степень ослабления ультразвуковых колебаний снижается и время задержки ПАВ падает.

не --———,--

О 10 23 '0 40 50 X мм

Зон я | ра ф! ни

Рис. 9. Изменение времени задержки ПАВ (кривые 1, 2) и локальных внутренних напряжений (кривые 3, 4) в зависимости от расстояния до берегов магистральных трещин в двух разрушенных гибах (кривые 1, 3 - гиб «А», кривые 2,4 - гиб «Б»)

Установлено (рис. 10), что с уменьшением длительной прочности во всех исследованных (теплоустойчивых) сталях происходит рост времени задержки ПАВ, вызванный увеличением плотности источников внутренних напряжений. Максимальному времени задержки ПАВ соответствуют минимальные прочностные характеристики и минимальная длительная прочность.

Для решения вопроса о связи параметров сигналов АЭ с длительной прочностью стали 1Ж1МФ исследования проведены при температуре 600"С и напряжениях 130, 160 и 200 МПа. Потоковые характеристики сигналов АЭ фиксировали через каждые 5 минут испытаний. Уменьшение длительной прочности от 149 до 28 МПа привело к снижению общего числа импульсов АЭ.

Дне |-

250 -200 150 -100 " 50 ■■ о

-50 -20

Рис. 10. Связь времени задержки ПАВ с длительной прочностью исследованных сталей

В шестой главе проведен анализ результатов экспериментов с применением математического моделирования и с привлечением энтропийного анализа данных, разработанный в ИУУ СО РАН.

Теоретически доказана оптимальность моделей энтропийного типа в том смысле, что они содержат и используют всю информацию, содержащуюся в экспериментальных данных. Для моделей энтропийного типа легко определить производные, а значит представить исходные данные в виде изображений в пространстве состояний, которое в теории динамических систем называется фазовым. По сути, решается вопрос о подборе для точек подходящей кривой, которая является решением некоторого дифференциального уравнения системы. Доказано, что такая система смогла создать полученные при эксперименте данные.

Качественная теория дифференциальных уравнений на плоскости состояний дает ряд фундаментальных критериев (прежде всего устойчивости), которыми удается пользоваться.

Из общей методики энтропийного анализа выделен соответствующий тип преобразований выборочных данных к системе координат плоскости состояний, образованной производными от модельной функции взвешенных долей.

Согласно установленным правилам, набор показателей Я(ф) преобразуется к форме абсциссы плоскости состояний

Подчеркнем, что при этом выполнены следующие условия: 1. Центрирования новой переменной - оценка ее математического ожидания равна 0, т. е.

м[и2а/])]=-ти2а/]-)=о.

т ;=/

(2)

2. Нормирования - оценка среднего квадратичного отклонения (стандартного разброса)равна I,

Условием независимости моделей и их соответствия понятию плоскости состояний (фазовой плоскости) является их определение через операцию дифференцирования

¿и,

1

(4)

С помощью дополнительного центрирования и нормирования производной получим определение дополнительной фазовой координаты

Таким образом, и2 является абсциссой, и 1 - ординатой плоскости состояний. На плоскости состояний произведен анализ и выбор характеристик сталей при разном уровне жаропрочности, оценивалась устойчивость показателей и их чувствительность в опасной зоне длительной прочности. Дополнительно на плоскости состояний изучены свойства оценок доверительных интервалов при стандартной

доверительной вероятности . Анализировалась возможность надежного оп-

ределения состояния при стохастическом разбросе показателей. Исследование всех характеристик показало преимущество в устойчивости и надежность показателя времени задержки ПАВР в широком диапазоне микроструктурных состояний (в металле с различной длительной прочностью).

Особый эффект дает применение акустических методов для исследования повреждений, в частности, исследовали окрестности трещины в разрушенном гибе. Математическая модель зависимости времени задержки ПАВ от расстояния до зоны разрыва указывает на наличие особой зоны размера максимальная ин-

тенсивность релаксации акустических свойств приходится на расстояние Е*= ЪЬвЗЪ мм, при этом выполняется условие У/Х=0,99У] ^ (рис. 11). Впервые получены дифференциальные уравнения, описывающие изменение в окрестности трещины в различных формах.

Анализ экспериментальных данных доказал, что предложенный спектрально-акустический метод является наилучшим при оценке длительной прочности. Установлена зависимость вида У!г= 6715,2 -1,9284а6™ для стали 12Х1МФ.

Седьмая глава посвящена описанию базы данных ТУОПО (БД ТУОПО), которая позволяет накапливать и систематизировать исходные данные в виде таблиц, текстов, графиков, диаграмм, аналитических моделей, отчетов и заключений о состоянии технических устройств, преобразовывать их в формы, требуемые для проведения расчетов, сохранять результаты расчетов и использовать эти результаты для выполнения экспертизы ТУОПО, подконтрольных Госгортехнадзору РФ. БД ТУОПО позволяет проводить выбор устройств по нормируемым классификационным признакам, датам и видам технического надзора, определять сроки и виды работ при техническом освидетельствовании и техническом диагностировании, осуществлять мониторинг и выполнять подготовку отчетов о состоянии ТУОПО. Использование БД ТУОПО обеспечивает условия для накопления и подготовки исходных данных, требующихся для выполнения расчетов прочности и остаточного ресурса технических устройств.

Рис. 11. Идентифицированная модель изменения времени задержки ПАВ

Применение БД ТУОПО создает условия для решения задач автоматизации в области технического надзора объектов повышенной опасности, способствует повышению уровня безопасной эксплуатации объектов.

В главе приведен разработанный комплексный критерий предельного состояния длительно работающего металла

(6)

*/ =

УГ1-УГв У*т г'

который определяется временем задержки ПАВ в металле с исходным состоянием структуры Ж, в металле, исчерпавшем свой ресурс работоспособности V/j и в контролируемом металле Wr, где у - коэффициент, учитывающий материал контролируемого элемента. Комплексный критерий предельного состояния (ККПР) апробирован на ряде разрушенных элементов энергооборудования. Экспериментально доказано, что при металл достигает предельного состояния.

ККПР применен при исследовании разрушенных гнутых участков трубопроводов из сталей 20, 12Х1МФ и сварного соединения паропровода из стали 12Х1МФ, разрушенного по «мягкой прослойке». Здесь в зонах трещин ККПР достигает 0,900,97 (рис. 12).

Рис. 12. Комплексный критерий предельного состояния в поврежденных элементах энергооборудования на различных расстояниях от трещин

После длительной эксплуатации (316 тыс. час.) барабана котла № 3 ЮжноКузбасской ГРЭС в металле было выявлено растрескивание в зонах приварки водо-опускных труб.

Трещины в сечении шва развивались в наплавленном металле по зернам и по их границам. Проведен уникальный ремонт дорогостоящего барабана. Методом конечных элементов выполнен расчет напряженно-деформированного состояния барабана до и после ремонта.

Время задержки ПАВ измеряли в одних и тех же точках до и после ремонта (рис. 13). После ремонта интенсивность напряжений снизилась от 19,3 до 17,4 МПа, а ККПР изменился от 0,756 до 0,199, что подтверждает высокую чувствительность разработанного метода и целесообразность его широкого применения.

ККПР был использован при исследовании 48 гибов и 286 прямых участков паропроводов из сталей 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 76 труб поверхностей нагрева из стали 12Х2МФСР. Получено хорошее совпадение результатов различных испытаний и расчетов с акустическими измерениями.

Методика определения предельного состояния длительно-работающего металла по акустическим характеристикам рекомендована Госгортехнадзором России при проведении экспертизы ТУОПО.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана концептуальная модель управления безопасной эксплуатацией и прогнозирования работоспособности ТУОПО, которая обобщает и структурирует большой объем информации по экспертизе промышленной безопасности и результатам исследований длительно работающих сталей. Научная новизна модели заключается в применении установленных связей между исследованными параметрами микроструктуры и характеристиками распространения ПАВ для повышения эффективности прогнозирования работоспособности ТУОПО.

2. Выявлены источники локальных внутренних напряжений на мезо- и микроструктурных уровнях в длительно работающих теплоустойчивых хромомо-либденованадиевых сталях: 1) напряжения, возникающие от дислокационных зарядов в поляризованной дислокационной структуре, т. е. от избыточной плотности дислокаций внутри сетчатой и фрагментированной субструктур; 2) несовместность деформаций отдельных фрагментов и зерен (границы фрагментов и зерен); 3) частицы карбидных фаз, расположенные на границах и в стыках фрагментов; 4) крупные частицы карбида находящиеся на границах зерен. Полученные результаты представляют собой новые научные знания, которые использованы для оценки работоспособности теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей

3. Установлено, что плотность контуров изгиба-кручения кристаллической решетки прямо пропорциональна числу источников (концентраторов) внутренних напряжений, величина которых максимальна на поверхности длительно работающих паропроводных труб, изготовленных из теплоустойчивых хро-момолибденованадиевых сталей, и снижается при удалении от поверхности в глубину металла. Выявленной закономерностью является уменьшение вели-

чины локальных внутренних напряжений в сечениях труб при удалении от наружных поверхностей (например, для разрушенного гиба паропровода - от 800-1200 МПа до 300-400 МПа), что свидетельствует о высокой вероятности зарождения разрушения в поверхностных зонах труб при небольших, усредненных по объему исследованного металла напряжениях растяжения-сжатия (120-140 МПа).

4. Установлены связи между плотностью контуров изгиба-кручения, созданных источниками внутренних напряжений, величиной этих напряжений и длительной прочностью в теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталях. Впервые показано, что структурные превращения, протекающие в сталях при длительной эксплуатации в условиях ползучести, формируют в них определенный уровень локальных внутренних напряжений, который со снижением длительной прочности (с увеличением срока эксплуатации) возрастает. В частности, для стали 12Х1МФ с длительной прочностью 28-43 МПа локальные внутренние напряжения превышают 600 МПа.

5. На основе широкого набора экспериментальных данных по исследованию теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей впервые установлены физические закономерности распространения ПАВ при изменении плотности контуров изгиба-кручения, величины локальных внутренних (дальнодейст-вующих) напряжений и длительной прочности. Доказано, что уменьшение плотности контуров изгиба-кручения, значений амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки, величины локальных внутренних напряжений приводит к уменьшению степени ослабления ультразвука и снижению времени задержки ПАВ. Впервые получены корреляционные зависимости между длительной прочностью стали 12Х1МФ и потоковыми характеристиками АЭ.

6. Максимальное время задержки ПАВ отмечается на кромках разрыва в поврежденных гибах паропроводов и в трубах с минимальной длительной прочностью, где наибольшая плотность контуров изгиба-кручения достигает 2,6 К)4см"1 и максимальная величина локальных напряжений превышает 800 МПа (сталь, 12Х2МФСР), что объясняется ослаблением ультразвуковых волн на источниках внутренних напряжений. Выявлены связи времени за-

держки ПАВ с механическими характеристиками теплоустойчивых сталей на различных стадиях жизненного цикла.

7. Установлены зависимости между характером микроструктуры и механическими свойствами сталей 20, 17ГС, 09Г2С, 16Г2АФ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР после различных режимов термической обработки и временем задержки ПАВ. Показано, что увеличение времени задержки ПАВ связано с возрастанием величины внутренних напряжений, а снижение - с их уменьшением.

8. При математическом моделировании для длительно работающих теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей установлено преимущество показателей времени задержки ПАВ и микротвердости границ зерен, представительно характеризующих состояния металла, доказана высокая степень корреляции времени задержки ПАВ с длительной прочностью.

9. Разработан комплексный критерий предельного состояния (ККПР) длительно-

работающего металла вида который определяется

временем задержки ПАВ в металле с исходным состоянием структуры в металле, исчерпавшем свой ресурс работоспособности и в контролируемом металле IV,.. Определены численные значения ККПР для структурных различных состояний исследованных сталей и показано, что при величине критерия исследованные стали достигают предельного состояния,

характеризуемого наличием в микроструктуре высокой плотности источников внутренних напряжений, субструктур с микропорами и микротрещинами.

10. Полученные физические закономерности положены в основу способа нераз-рушающего контроля степени поврежденности металла элементов теплоэнергетического оборудования (патент РФ № 2231057) и методики оценки предельного состояния ТУОПО, что подтверждает достижение цели, поставленной в настоящей работе. Разработана и внедрена электронная база данных (БД

ТУОПО), зарегистрированная в реестре-программ дяя ЭРМ Российского агент-

еос. НАЦИОНАЛЬНАЯ I ства по патентам и товарным знакам. БИБЛИОТЕКА !

СПтИУР' 5 4» М «с* \

11. Результаты научных исследований нашли широкое применение в энергетической, химической, угольной, металлургической и других отраслях промышленности Кузбасса в виде методик, критериев, приборов и баз данных на широком круге сталей после различных сроков эксплуатации. Проведена оценка состояния металла оборудования Беловской и Южно-Кузбасской ГРЭС, Западно-Сибирской ТЭЦ после выработки «паркового» ресурса, а также длительно работающего металла ТЭЦ ОАО «КМК», ОАО «Азот», ОАО «Угольная компания «Кузбассразрезуголь» и ряда других предприятий. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составил свыше 1,5 млн руб.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Смирнов А. Н. Увеличение срока службы теплоэнергетического оборудования, отработавшего расчетный срок / А. Н. Смирнов, В. П. Наумов // Энергетик. - 1980. -№ 8. - С. 7-9.

2. Смирнов А. Н. Связь жаропрочности и структурного состояния стали 12Х1МФ с параметрами АЭ при растяжении / А. Н. Смирнов, Н. А. Челы-шев // Известия вузов. Черная металлургия. - 1986. - № 10. - С. 54-55.

3. Смирнов А. Н. Сварка разнородных сталей 12Х1МФСР системы Mn-Ni-Si-Cr / А. Н. Смирнов, Е. И. Белоголов // Сварочное производство. - 1978. - № 6. -С.14-16.

4. Смирнов А. Н. Бездеформационные повреждения труб поверхностей нагрева котлов / А. Н. Смирнов, М. А. Ременский, Т. А. Миронова // Энергетик. -1991. - №9. -С. 17.

5. Смирнов А. Н. Влияние дефектов сварки на эксплуатационную надежность котлов / А. Н. Смирнов, В. П. Наумов, М. А. Ременский // Энергетик. - 1992. -№ 6. - С. 26.

6. Smirnov A. N., Naumov V. P. Estimation of pipe welded joints with the method of acoustic emission under sclerometry (scratching) /Pipeline inspection 2-nd international conference. -Moscow', 1991. - P, 165-168; Смирнов А. Н. Исследование

сварных соединений паропроводов методом акустической эмиссии при скле-рометрировании (царапании) / А. Н. Смирнов, В. П. Наумов // Контроль качества трубопроводов: сб. науч. тр. 2-й международной конференции. - М., 1991.-С. 165-168.

7. А. с. № 1724357. СССР. Способ определения деформации изделий / А. Н. Смирнов, В. В. Казаков, С. Н. Кудрин. - Опубл. 23.02.92, Бюл. № 7.

8. Васильев А. Г. Ультразвуковой метод контроля шероховатости поверхности / А. Г. Васильев, В. В. Муравьев, А. Н. Смирнов // Дефектоскопия. - 1994. -№2.-С. 71-72.

9. Смирнов А. Н. Техническое диагностирование объектов повышенной опасности / А. Н. Смирнов, В. Д. Шевченко, В. Т. Пшеничный // Безопасность труда в промышленности. - 1996. -№ 10. - С. 5-8.

10. Смирнов А. Н. Влияние структурно-механического состояния стали 12Х1МФ на параметры сигналов АЭ при высокотемпературном деформировании / А. Н. Смирнов, В. В. Муравьев // Проблемы машиностроения и надежности машин.-1997.-№2.-С. 112-115.

11. Смирнов А. Н. Ускоренный метод разбраковки труб, изготовленных из хро-момолибденованадиевых сталей / А. Н. Смирнов, Б. Л. Герике // Современные проблемы и пути развития металлургии: сб. тр. межд. науч.-практ. конф. - Новокузнецк, 1998.-С. 78.

12. Смирнов А. Н. Концепция технического диагностирования / А. Н. Смирнов, Б. Л. Герике // Вестник КузГТУ. - 1999. - № 6(13). - С. 15-20.

13. Смирнов А. Н. Оценка степени поврежденности длительно работающего металла энергооборудования акустическим методом / А. Н. Смирнов, А. Г. Васильев, Е. В. Шевелев // Вестник КузГТУ. - 2000. - № 5(18). - С. 46-50.

14. Зависимость параметров картины разрушения от механических характеристик и размера зерен стали 12Х1МФ / А. Н. Смирнов, Е. Ю. Локатко, А. В. Плевков и др. // Эволюция дефектных структур в конденсированных средах, компьютерное моделирование: сб. тр. IV межд. школы-семинара. -Барнаул, 2001.-С. 117-118.

15. Структура и предел текучести стали 12Х1МФ / Э. В. Козлов, Н. А. Конева,

A. Н. Смирнов, В. В. Муравьев // Сплавы с эффектом памяти формы и другие перспективные материалы: материалы XXXVIII семинара «Актуальные проблемы прочности», посвященного памяти В. А. Лихачева (70 лет со дня рождения), ч. 2. - СПб., 2001. - С. 344-349.

16. Организация работ по расчетам прочности и оценке остаточного ресурса объектов повышенной опасности / А. Н. Смирнов, В. Ю. Блюменштейн, Н. А. Ха-понен, Ю. М. Шатунов // Безопасность труда в промышленности. - 2002. -№ 2. - С. 30-33.

17. Использование УЗ-сигналов для идентификации НДС / А. Н. Смирнов,

B. Ю. Блюменштейн, А. А. Кречетов, Н. А. Хапонен // Безопасность труда в промышленности. - 2002. - С. 32-36.

18. Блюменштейн В. Ю., Кречетов А. А, Смирнов А. Н. Остаточный ресурс. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002611406 Заявка № 2002610860, дата поступления 18 мая 2002 года. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 16 августа 2002 г.

19. Смирнов А. Н. Исследование структурного состояния и твердости основного металла и сварных соединений жаропрочных сталей акустическими методами // Безопасность труда в промышленности. - 2003. - № 3. - С. 37-41.

20. Смирнов А. Н., Князьков В. Л., Макаров Н. М. Опыт ремонта барабана из специальной молибденовой стали котлоагрегата ПК-10 // Электрические стан-ции.-2003.-№6.-С. 17-22.

21. Смирнов А. Н., Муравьев В. В., Князьков В. Л., Макаров Н. М. Применение

/

акустических методов для контроля микроструктуры и прочности теплоустойчивых сталей // Вестник КузГТУ. - 2003. - № 4. - С. 81-84.

22. Смирнов А. Н. Исследование металла поврежденного гиба паропровода методом акустической структуроскопии // Промышленная безопасность при эксплуатации паровых и водогрейных котлов, сосудов, работающих под давлением и трубопроводов пара и горячей воды, Котлонадзору России 160 лет: сб. тр. науч.-техн. конф. - СПб.: Госгортехнадзор России, 2003. - С. 291-294.

23. Смирнов А. Н., Муравьев В. В., Романов В. М. Устройство для нанесения искусственных дефектов. Свидетельство на полезную модель № 34746. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 10 декабря 2003 г.

24. Смирнов А. Н. База данных объектов повышенной опасности (БДОПО). Свидетельство об официальной регистрации базы данных № 2003620154. Заявка № 2003620079, дата поступления 8 апреля 2003 г. Зарегистрировано в Реестре баз данных 30 июля 2003 г.

25. Смирнов А. Н. Диагностирование технических устройств опасных производственных объектов / А. Н. Смирнов, Б. Л. Герике, В. В. Муравьев. - Новосибирск: Наука, 2003. - 244 с.

26. Смирнов А. Н. Механические свойства длительно работающих сталей и природа предела текучести // Вестник КузГТУ. - 2004. - № 1. - С. 35л43.

27. Смирнов А. Н. Закономерности разрушения и исследование металла гнутого участка паропровода // Вестник КузГТУ. - 2004. - № 1. - С. 43-49.

28. Смирнов А. Н. Исследование микроструктуры и фазового состава стали 12Х1МФ после длительной эксплуатации // Вестник КузГТУ. - 2004. - № 2. -С. 67-73.

29. Смирнов А. Н., Хапонен Н. А. Способ неразрушающего контроля степени по-врежденности металлов эксплуатируемых элементов теплоэнергетического оборудования». Патент РФ № 2231057.2004.

30. Оценка состояния длительно работающего металла технических устройств опасных производственных объектов / А. Н. Смирнов, Н. А. Хапонен, А. Н. Че-лышев, С. Н. Медведев // Безопасность труда в промышленности. - 2004. -№3.-С. 28-31.

31. Фазовый состав и зоны локализации карбидных частиц в длительно-работающем металле паропровода / А. Н. Смирнов, Э. В. Козлов, Н. А. Конева и др. // Обработка металлов. - 2004. - № 1. - С. 24-26.

32. Смирнов А.Н. Механизмы упрочнения хромомолибденованадиевых сталей после длительной эксплуатации // Ремонт. Восстановление. Модернизация. -2004.-№5.-С. 39-44.

33. Смирнов А. Н. Структурная поврежденность сталей и ее оценка спектрально-акустическим и электронно-микроскопическим методами // Контроль. Диагностика. - 2004.-№ 4. - С. 13-18.

34. Смирнов А. Н. Акустический критерий предельного состояния длительно работающего металла технических устройств опасных производственных объектов / А. Н. Смирнов, В. В. Муравьев, Н. А. Хапонен // Контроль. Диагностика. -2004.-№5.-С. 19-23.

35. Смирнов А. Н. Внутренние поля напряжений и характер субструктуры в длительно-работающем металле технических устройств опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. - 2004. - № 7. - С. 35-38.

36. Смирнов А. Н. Субструктура, внутренние поля напряжений и проблема разрушения паропроводов из стали 12Х1МФ / А. Н. Смирнов, Э. В. Козлов. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2004. - 165 с.

37. Смирнов А. Н. Микроструктура и физико-механические характеристики теплоустойчивой стали после длительной эксплуатации // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2004. - № 7. - С. 28-33.

12185t

РНБ Русский фонд

2005-4 20668

ВВЕДЕНИЕ.•.

Глава 1. ЭКСПЕРТИЗА ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ (ТУОПО).

1.1. Состояние ТУОПО на промышленных предприятиях России.

1.2. Материалы, применяемые для изготовления ТУОПО.

1.2.1. Материалы, применяемые для паровых и водогрейных котлов, трубопроводов пара и горячей воды, сосудов, работающих под давлением.

1.2.2. Материалы, применяемые для подъемных сооружений и сварных металлоконструкций.

1.2.3. Коррозионностойкие материалы, применяемые в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

1.3. Физико-химические процессы, протекающие в длительно работающем металле ТУОПО.

1.3.1. Коррозия металлов.

1.3.1.1. Водородное охрупчивание.

1.3.1.2. Межкристаллитная коррозия (МКК).

1.3.1.3.Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН).

1.3.1.4. Коррозионная усталость.

1.3.2. Усталость металлов.

1.3.2.1. Структурные изменения при усталости.

1.3.3. Структурные превращения в сталях, эксплуатирующихся при высоких температурах в условиях ползучести.

1.4. Акустические методы исследования микроструктуры, структурной поврежденности и физико-механических характеристик сталей и сплавов.

1.4.1. Активные акустические методы исследования микроструктуры, микроповрежденности и физико-механических характеристик.

1.4.2. Акустико-эмиссионный метод контроля и исследования микроструктуры (АЭ).

1.5. Выводы.

Глава 2. МЕТАЛЛОВЕДЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПЕКТРАЛЬНО-АКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА В КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТУОПО.

2.1. Концептуальная модель управления безопасной эксплуатации ТУОПО.

2.2. Выводы.

Глава 3. ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОГО СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ НА АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

3.1 Роль факторов, влияющих на достоверность прецизионного измерения акустических характеристик.

3.1.1. Влияние температуры и шероховатости поверхностей образцов на измеряемые характеристики акустических волн.

3.1.2. Влияние колебаний химического состава на акустические характеристики.

3.2. Связь микроструктуры исследованных сталей в исходном состоянии после различных режимов термической обработки с акустическими характеристиками.

3.2.1. Влияние исходной структуры углеродистых и кремнемарганцевых сталей на акустические характеристики.

3.2.2. Влияние типа исходной микроструктуры теплоустойчивых сталей на время задержки ПАВ.;.

3.2.3. Закономерности изменения параметров сигналов АЭ в зависимости от типа исходной структуры стали 12Х1МФ.

3.2.3.1. Влияние исходной структуры стали 12Х1МФ на параметры сигналов АЭ при одноосном растяжении и ползучести.

3.2.3.2. Влияние исходной структуры и некоторых факторов на АЭ при вдавливании индентора.

3.3. Выводы.

Глава 4. ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

4.1. Фазовый состав и длительная прочность.

4.1.1. Карбидная фаза.

4.1.2. Карбидная фаза. Места локализации карбидных частиц.

4.1.3. Параметр кристаллической решетки а-фазы.

4.1.4. Состояние а -фазы. Окисленные участки.

4.2. Микроструктурное состояние и субструктуры.

4.2.1. Зеренная структура.

4.2.2. Состояние а-фазы. Классификация субструктур.

4.2.3. Состояние а -фазы. Сетчатая субструктура.

4.2.4. Состояние а -фазы. Фрагментированная субструктура.

4.3. Внутренние напряжения и их источники.

4.3.1. Внутренние напряжения. Данные рентгеноструктурного анализа.

4.3.2. Источники внутренних напряжений.

4.3.3. Внутренние напряжения в субструктуре и их связь с длительной прочностью.

4.3.4. Границы зерен, локализация карбидной фазы и участки с пониженной плотностью материала.

4.4. Механические свойства хромомолибденованадиевых сталей.

4.4.1. Механические свойства сталей с различной длительной прочностью.

4.4.2. Механические свойства стали 12Х1МФ по сечению трубы паропровода.

4.5. Выводы.

Глава 5. КОРРЕЛЯЦИЯ ИЗМЕНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВЫХ СТАЛЕЙ.

5.1. Исследование связи жаропрочности стали 12Х1МФ с параметрами сигналов АЭ.

5.2. Влияние микроструктуры на время задержки ПАВ.

5.2.1. Изменение микроструктуры от поверхности трубы вдоль зоны разрушения.

5.2.2. Изменение микроструктуры в глубине материала.

5.2.3. Изменение микроструктуры вдоль поверхности трубы и связь ее параметров со временем задержки ПАВ.

5.3. Связь длительных и кратковременных механических характеристик, внутренних напряжений и параметров микроструктуры со временем задержки ПАВ.

5.4. Выводы.

Глава 6. АНАЛИЗ ВЫБОРОЧНЫХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДОВ СОСТОЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНО РАБОТАЮЩЕГО МЕТАЛЛА.

6.1. Предварительный анализ показателей.

6.2. Изменение физико-механических показателей стали в окрестности трещины.

6.3. Выбор и обоснование представительных показателей косвенно характеризующих длительную прочность.

6.4. Особенности исследования показателей, содержащих «мертвую зону».

6.5. Исследование интервальных оценок показателей и точности диагностических признаков.

6.6. Выводы.

Глава 7. ПРИМЕНЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЛИТЕЛЬНО РАБОТАЮЩЕГО МЕТАЛЛА.

7.1. Разработка комплексного критерия предельного состояния.

7.2. Апробация комплексного критерия при оценке предельного состояния металла промышленного оборудования.

Актуальность темы. Надежное прогнозирование работоспособности технических устройств опасных производственных объектов (ТУО-ПО), является одной из основных проблем в промышленности. В России более 80 % потенциально опасного оборудования отработало расчетный срок службы, и старение значительно опережает темпы технического перевооружения. Только в энергетике по состоянию на август 2004 года около 90 % технических устройств тепловых электростанций исчерпало парковый ресурс, большая его часть достигла физического износа.

Существующий в настоящее время подход к прогнозированию работоспособности и увеличению эксплуатационного ресурса металла ТУОПО отличается большим многообразием руководящих документов, методов, методик и средств исследований и испытаний. Все это значительно затрудняет процесс диагностирования и не всегда позволяет правильно оценить состояние технических устройств и, следовательно, надежно прогнозировать срок их службы. Неразрушающие физические методы исследований в задачах прогнозирования работоспособности металлоконструкций ориентированы, главным образом, на выявление уже существующих и развивающихся очагов разрушения, они не дают возможности выявлять стадии зарождения микроповреждений и оценивать характер изменения микроструктуры. Проблема усугубляется отсутствием научно обоснованной концепции надежного прогнозирования работоспособности длительно работающего металла.

Поэтому очевидна необходимость разработки нового методологического подхода к оценке работоспособности металла ТУОПО, основанного на выявлении закономерностей эволюции микроструктуры и изменения физико-механических характеристик неразрушающими физическими методами исследования.

Акустические методы испытаний имеют ряд преимуществ, заключающихся в уникальных свойствах ультразвуковых волн выявлять множество рассеянных микроповреждений, размеры каждого из которых меньше порога чувствительности многих других методов испытаний.

В металле ТУОПО накопление микроповрежденности, образование микро- и макротрещин происходит преимущественно в поверхностных слоях изделий, и применение акустических методов, включая акустико-эмиссионный (АЭ), может привести к выявлению таких зон. Одним из важнейших достоинств акустических методов является возможность исследовать поверхностные микроструктурные несовершенства в материалах с применением поверхностных акустических волн Рэлея (ПАВ).

Таким образом, решение научной проблемы повышения эффективности использования ТУОПО путем надежного прогнозирования их работоспособности при длительной эксплуатации акустическими методами имеет особую актуальность.

Цель работы: оценка и прогнозирование работоспособности технических устройств на основе раскрытия физических закономерностей распространения акустических волн при эволюции микроструктуры и разработки комплексного критерия предельного состояния теплоустойчивых сталей.

Основная идея работы заключается в использовании установленных связей между микроструктурным состоянием, накопленной структурной поврежденностью, внутренними напряжениями, механическими свойствами и характеристиками распространения акустических волн для повышения работоспособности металла ТУОПО.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Оценить роль основных факторов, влияющих на работоспособность металла ТУОПО, на основе изучения фактического состояния технических устройств на различных стадиях жизненного цикла, физико-химических процессов, протекающих в сталях и сплавах, а также существующих и перспективных методов прогнозирования работоспособности.

2. Разработать концептуальную модель управления безопасной эксплуатацией и прогнозирования работоспособности ТУОПО на основе системного подхода к оценке технического состояния длительно работающего металла при эволюции микроструктуры с применением акустических методов.

3. Выявить источники внутренних напряжений в теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталях и установить их влияние на длительную прочность.

4. Установить влияние характера микроструктуры, фазового состава, физико-механических свойств и внутренних напряжений на акустические характеристики в теплоустойчивых сталях на разных стадиях их жизненного цикла.

5. Выявить степень влияния микроструктуры, физико-механических свойств исследованных сталей в исходном состоянии после различных режимов термической обработки на акустические характеристики.

6. Разработать комплексный критерий предельного состояния длительно работающего металла ТУОПО, отражающий уровень структурного состояния исследованных сталей на разных стадиях жизненного цикла.

7. Разработать методику определения предельного состояния и работоспособности ТУОПО, апробировать ее и внедрить на промышленных предприятиях.

Методы исследований. При выполнении работы применена методология, характеризуемая:

• системностью, позволившая сформировать концепцию управления безопасной эксплуатацией ТУОПО, предусматривающую комплексное описание в единых терминах и категориях металловедения и технического диагностирования процесса прогнозирования работоспособности длительно работающего металла;

• использованием оптической и электронной дифракционной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, разрушающих испытаний, спектрально-акустического и акустико-эмиссионного методов, конечно-элементного моделирования, корреляционного и регрессионного анализов, математической статистики.

Экспериментальные результаты основаны на определении длительной прочности теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей на различных стадиях жизненного цикла и измерении в них времени задержки ПАВ; электронно-микроскопических и рентгеноструктурных методах измерения внутренних напряжений, определении фазового состава и параметров микроструктуры; высокотемпературных механических испытаниях сталей с регистрацией потоковых характеристик АЭ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы экспериментальными данными, полученными автором, не противоречат известным положениям металловедения, технической диагностики и неразрушающего контроля, базирующихся на доказанных концепциях, логических и математических моделях и согласуются с базовыми закономерностями эволюции микроструктуры и их влиянием на работоспособность ТУОПО.

Достоверность научных положений обусловлена:

• использованием современных взаимно дополняющих экспериментальных методик и корректно обоснованных методов решения поставленных задач, а также применением апробированных математических моделей;

• критическим сопоставлением полученных результатов с результатами других исследователей в области металловедения, неразрушающего контроля и технической диагностики;

• практическим использованием разработанных методик и электронной базы данных (БД ТУОПО) в промышленности, в том числе и в энергетике;

• использованием метрологически поверенной аппаратуры, приборов и оборудования. Научная новизна работы:

1. Разработана концептуальная модель управления безопасной эксплуатации и прогнозирования работоспособности ТУОПО, представленная в виде информационной системы, основанной на учете, обобщении, систематизации и структурировании информации о техническом состоянии длительно работающего металла.

2. Выявлены источники внутренних напряжений на мезо- и микроструктурных уровнях в теплоустойчивых хромомолибденованадие-вых сталях на различных стадиях жизненного цикла, впервые установлены связи величины локальных внутренних напряжений и плотности экстинкционных контуров с длительной прочностью исследованных сталей.

3. Экспериментально найдены закономерности изменения времени задержки ПАВ в зависимости от характера микроструктуры, величины локальных внутренних напряжений (амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки и плотности экстинкционных контуров) в теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталях, разработаны математические модели состояния, адекватно отражающие эти закономерности, выявлены связи потоковых характеристик акустической эмиссии с длительной прочностью.

4. Разработан комплексный критерий предельного состояния теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей (ККПР) по времени задержки ПАВ (патент РФ № 2231057).

Практическая значимость результатов работы;

1. На основе ККПР разработана методика оценки предельного состояния металла различных элементов ТУОПО (паропроводов, камер, коллекторов, труб теплообмена котельных агрегатов, сосудов, работающих под давлением и др.), пригодная для прогнозирования их работоспособности.

2. Предложен неразрушающий метод оценки микроструктурного состояния, структурной поврежденности и физико-механических характеристик длительно работающих сталей в процессе их эксплуатации по времени задержки ПАВ.

3. Разработана и внедрена электронная база данных (БД ТУОПО), зарегистрированная в реестре программ для ЭВМ Российского агентства по патентам и товарным знакам, позволяющая при прогнозировании работоспособности проводить выбор технических устройств по нормируемым классификационным признакам, датам и видам технического надзора, определять сроки и виды работ при техническом диагностировании, осуществлять мониторинг технического состояния оборудования. Использование базы данных обеспечивает условия для накопления и подготовки исходных данных, требующихся для выполнения расчетов прочности и остаточного ресурса ТУОПО.

4. Разработаны рекомендации по прогнозированию работоспособности ТУОПО с использованием ККПР и конечно-элементного моделирования, которые применены при продлении срока дальнейшей эксплуатации барабанов котлов № 2, 3 Южно-Кузбасской ГРЭС и элементов котлов № 1, 3, 7 Западно-Сибирской ТЭЦ. Предложенные разработки нашли применение на других промышленных предприятиях Кузбасса: ОАО «Юргинский машиностроительный завод», ОАО «Кузнецкий металлургический комбинат», ОАО «Азот», ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат», ОАО «Хим-маш», ОАО «Угольная компания Кузбассразрезуголь».

5. Обоснована возможность и определена область применения разработанных рекомендаций и методик. Экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет свыше 1,5 млн рублей.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Концептуальная модель оценки предельного состояния и прогнозирования работоспособности теплоустойчивых хромомолибденована-диевых сталей, эксплуатирующихся в сложных напряженных условиях, разработанная на основе нового методологического подхода к анализу обширного эмпирического материала, накопленного в этой области знаний.

2. Совокупность экспериментально обнаруженных закономерностей влияния параметров микроструктуры (плотности и характера распределения дислокаций, объемной доли карбидных частиц, плотности контуров изгиба-кручения), величины локальных внутренних напряжений в теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталях после различных сроков службы на акустические характеристики и механические свойства (длительную прочность, предел прочности, предел текучести).

3. Физические представления и экспериментально подтвержденные математические модели связей параметров микроструктуры и механических свойств теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей с локальными внутренними напряжениями и акустическими характеристиками .

4. Экспериментально установленные закономерности влияния режимов термической обработки углеродистых, кремнемарганцевых и хромомолибденованадиевых сталей в исходном состоянии на время задержки ПАВ.

5. Комплексный критерий предельного состояния, применение которого позволяет с достаточной достоверностью по времени задержки ПАВ в исследованном элементе оборудования прогнозировать его работоспособность, определять неразрушающим методом степень накопленной микроповрежденности и физико-механические характеристики исследуемых сталей.

Личный вклад автора заключается:

• в постановке и решении научной проблемы, в разработке системных положений и подходов к прогнозированию работоспособности металла после длительной эксплуатации;

• в разработке концептуальной модели управления безопасной эксплуатации ТУОПО;

• в проведении комплекса экспериментальных исследований микроструктуры, определении физико-механических и акустических характеристик на различных этапах жизненного цикла исследованных теплоустойчивых сталей и в установлении основных закономерностей влияния параметров микроструктуры на акустические характеристики;

• в разработке ККПР и методики оценки предельного состояния металла ТУОПО, создании электронной базы данных (БД ТУОПО);

• в апробации и внедрении результатов работы.

В диссертации не использованы идеи соавторов. Подавляющее большинство публикаций по теме диссертации написаны лично автором.

Результаты работы нашли применение в учебном процессе в виде курсов лекций для студентов, магистрантов и аспирантов по дисциплинам «Диагностика технического состояния технологического оборудования», «Металловедение», «Технологические процессы машиностроительных производств», «Научные основы технологии машиностроения», «Система обеспечения качества машиностроительного производства», «Новые методы обработки», «Методология научных исследований» для студентов специальностей: «Технология машиностроения»; «Оборудование и технология сварочного производства»; «Теплоснабжение по отраслям» и «Горные машины и оборудование», а также отражены в двух монографиях и методических указаниях к лабораторным и практическим занятиям, изданным в период 1988-2004 гг.

Представленные в диссертационной работе исследования выполнялись в соответствии с общеакадемической программой фундаментальных исследований АН СССР «Повышение надежности систем машина - человек - среда» в период 1989-2000 гг., федеральной целевой программой «Интеграция» на 1997-2002 гг., научно-технической программой «Сибирь», республиканской комплексной программой «Энерго- и ресурсосберегающие технологии» в течение 1998 года, научно-технической программой Минобразования РФ «Поисковые и прикладные исследования высшей школы в приоритетных направлениях науки и техники» в 2001—2002 гг., межотраслевой программой Миннауки РФ и РАО ЕС России «Живучесть ТЭС», межвузовской программой НИР «Металл».

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и получили одобрение в период с 1976 по 2003 гг. на 17 всесоюзных, 10 республиканских, 6 региональных, 4 международных научно-технических конференциях, в том числе на всесоюзной научно-технической конференции «Опыт эксплуатации длительно работающего металла энергооборудования» (Москва, 1976 г.); седьмом научно-техническом совещании по тепловой микроскопии (Москва, 1976 г.); всесоюзном научно-техническом совещании «Рациональные методы контроля, обеспечивающие надежность металла энергооборудования» (Москва, 1978 г.); всесоюзном научно-техническом совещании «Опыт контроля и исследования металла энергооборудования» (Горловка, 1979 г.); всесоюзном научно-техническом совещании «Система контроля и оценка надежности и долговечности металла в энергоустановках» (Москва, 1981 г.); всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы термической и термомеханической обработки стали» (Днепропетровск, 1981 г.); всесоюзной научно-технической конференции «Повышение эксплуатационной надежности сварных соединений энергооборудования» (Москва, 1982 г.); всесоюзном научно-техническом совещании «Надежность трубопроводов электростанций» (Москва, 1990 г.);

2-й международной научно-технической конференции «Pipeline inspection 2-nd international conference» (Москва, 1991 г.); международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути развития металлургии» (Новокузнецк., 1998 г.); на международной школе-семинаре «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах, компьютерное моделирование» (Барнаул, 2001 г.); международном семинаре «Актуальные проблемы прочности», посвященном памяти В. А. Лихачева (70 лет со дня рождения) (Санкт-Петербург, 2001 г.); научно-технической конференции «Промышленная безопасность при эксплуатации паровых и водогрейных котлов, сосудов, работающих под давлением и трубопроводов пара и горячей воды. Котлонадзору России 160 лет» (Санкт-Петербург, 2003 г.).

Основные результаты настоящей работы можно сформулировать в виде следующих выводов.

1. Разработана концептуальная модель управления безопасной эксплуатацией и прогнозирования работоспособности ТУОПО, которая обобщает и структурирует большой объем информации по экспертизе промышленной безопасности и результатам исследований длительно работающих сталей. Научная новизна модели заключается в применении установленных связей между исследованными параметрами микроструктуры и характеристиками распространения ПАВ для повышения эффективности прогнозирования работоспособности ТУОПО.

2. Выявлены источники локальных внутренних (дальнодействую-щих) напряжений на мезо- и микроструктурных уровнях в длительно работающих теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталях: 1) напряжения, возникающие от дислокационных зарядов в поляризованной дислокационной структуре, т. е. от избыточной плотности дислокаций внутри сетчатой и фрагментированной субструктур; 2) несовместность деформаций отдельных фрагментов и зерен (границы фрагментов и зерен); 3) частицы карбидных фаз, расположенные на границах и в стыках фрагментов; 4) крупные частицы карбида МгзСб, находящиеся на границах зерен. Полученные результаты представляют собой новые научные знания, которые использованы для оценки работоспособности теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей.

3. Установлено, что плотность контуров изгиба-кручения кристаллической решетки прямо пропорциональна числу источников (концентраторов) внутренних напряжений, величина которых максимальна на поверхности длительно работающих паропроводных труб, изготовленных из теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей, и снижается при удалении от поверхности в глубину металла. Выявленной закономерностью является уменьшение величины локальных внутренних напряжений в сечениях труб при удалении от наружных поверхностей (например, для разрушенного гиба паропровода - от 800-1200 МПа до 300-400 МПа), что свидетельствует о высокой вероятности зарождения разрушения в поверхностных зонах труб при небольших, усредненных по объему исследованного металла напряжениях растяжения-сжатия (120-140 МПа).

4. Установлены связи между плотностью контуров изгиба-кручения, созданных источниками внутренних напряжений, величиной этих напряжений и длительной прочностью в теплоустойчивых хромомолибденованадие-вых сталях. Впервые показано, что структурные превращения, протекающие в сталях при длительной эксплуатации в условиях ползучести, формируют в них определенный уровень локальных внутренних напряжений, который со снижением длительной прочности (с увеличением срока эксплуатации) возрастает. В частности, для стали 12Х1МФ с длительной прочностью 28-43 МПа локальные внутренние напряжения превышают 600 МПа.

5. На основе широкого набора экспериментальных данных по исследованию теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей впервые установлены физические закономерности распространения ПАВ при изменении плотности контуров изгиба-кручения, величины локальных внутренних (дальнодействующих) напряжений и длительной прочности. Доказано, что уменьшение плотности контуров изгиба-кручения, значений амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки, величины локальных внутренних напряжений приводит к уменьшению степени ослабления ультразвука и снижению время задержки ПАВ. Впервые получены корреляционные зависимости между длительной прочностью стали 12Х1МФ и потоковыми характеристиками АЭ.

6. Максимальное время задержки ПАВ отмечается на кромках разрыва в поврежденных гибах паропроводов и в трубах с минимальной длительной прочностью, где наибольшая плотность контуров изгиба-кручения достигает 2,6-104, см"1 и максимальная величина локальных напряжений превышает 800 МПа (сталь 12Х2МФСР), что объясняется ослаблением ультразвуковых волн на источниках внутренних полей напряжений. Выявлены связи времени задержки ПАВ с механическими характеристиками теплоустойчивых сталей на различных стадиях жизненного цикла.

7. Установлены зависимости между характером микроструктуры и механическими свойствами сталей 20, 17ГС, 09Г2С, 16Г2АФ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР после различных режимов термической обработки с временем задержки ПАВ. Показано, что увеличение времени задержки ПАВ связано с возрастанием величины внутренних напряжений, а снижение — с их уменьшением.

8. При математическом моделировании для длительно-работающих теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей установлено преимущество показателей времени задержки ПАВ и микротвердости границ зерен, представительно характеризующих состояния металла, доказана высокая степень корреляции (г^ 0,997) времени задержки ПАВ с длительной прочностью.

9. Разработан комплексный критерий предельного состояния (ККПР) ц/ ц? IV, длительно работающего металла вида К у =—----—•/, который определяется временем задержки ПАВ в металле с исходным состоянием •структуры IV0 в металле, исчерпавшем свой ресурс работоспособности IVу, и в контролируемом металле . Определены численные значения

ККПР для структурных различных состояний исследованных сталей и показано, что при величине критерия К у > 0,7 исследованные стали достигают предельного состояния, характеризуемого наличием в микроструктуре высокой плотности источников внутренних напряжений, субструктур с микропорами и микротрещинами.

10. Полученные физические закономерности положены в основу способа неразрушающего контроля степени поврежденности металла элементов теплоэнергетического оборудования (патент РФ № 2231057) и методики оценки предельного состояния ТУОПО, что подтверждает достижение цели, поставленной в настоящей работе. Разработана и внедрена электронная база данных (БД ТУОПО), зарегистрированная в реестре программ для ЭВМ Российского агентства по патентам и товарным знакам.

11. Результаты научных исследований нашли широкое применение в энергетической, химической, угольной, металлургической и других отраслях промышленности Кузбасса в виде методик, критериев, приборов и баз данных на широком круге сталей после различных сроков эксплуатации. Проведена оценка состояния металла оборудования Беловской и ЮжноКузбасской ГРЭС, Западно-Сибирской ТЭЦ после выработки «паркового» ресурса, а также длительно работающего металла ТЭЦ ОАО «КМК», ОАО «Азот», ОАО «Угольная компания Кузбассразрезуголь» и ряда других предприятий. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составил свыше 1,5 млн руб.

Благодарности

Автор выражает искреннюю признательность своим первым учителям Ю. В. Грдине, В. М. Финкелю, Л. Б. Зуеву за привитый к науке интерес, особая благодарность своей семье за постоянную моральную поддержку и терпение, большое спасибо В. В. Муравьеву и В. Ю. Блюмен-штейну, без их внимания и поддержки эта работа вряд ли нашла бы свое завершение. Особая признательность и благодарность Н. А. Коневой, Э. В. Козлову, А. Б. Логову и Б. Л. Герике за полезные дискуссии и участие в работе. Спасибо сотрудникам кафедры физики Томского государственного архитектурно-строительного университета, а также сотрудникам службы металлов и сварки ОАО «Кузбассэнерго» за плодотворное и длительное сотрудничество.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Новые законы и нормативные акты // Приложение к российской газете. 2003. № 19-20. С. 100.

2. Кульечев В. М., Красных Б. А., Котельников В. С, Хапонен Н. А. Обеспечение надежности и эффективности теплогенерирующих объектов в осенне-зимний период//Безопасность труда в промышленности. — 2002. -№5.-С. 2-9.

3. Шевченко В. Д., Смирнов А. Н., Пшеничный В. Т. Техническое диагностирование объектов повышенной опасности // Безопасность труда в промышленности. 1996. - № 10. - С. 5-8.

4. Антикайн П. А., Зыков А. К. Изготовление объектов котлонадзора: справочное издание. М.: Металллургия, 1988. - 328 с.

5. Краткий справочник по металлам для объектов котлонадзора / П. А. Антикайн. -М.: НПО ОБТ, 1998 195 с.

6. Ланская К. А. Жаропрочные стали. М.: Металлургия, 1969. - 245 с.

7. Крутасова Е. И. Надежность металла энергетического оборудования.-М.: Энергоиздат, 1981.-237 с.

8. Березина Т. Г., Минц И. И. и др. Влияние структуры на развитие третьей стадии ползучести хромомолибденованадиевых сталей // Жаропрочность и жаростойкость металлических материалов. М.: Наука, 1976. С. 149-152.

9. Химушин Ф. Ф. Нержавеющие стали. М.: Металлургия, 1967. - 799 с.

10. Бабков А. А., Приданцев М. В. Коррозионностойкие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1971. - 320 с.

11. Коломбье Л., Гохман Н. Нержавеющие и жаропрочные стали: пер. с франц. М.: Металлургия, 1958. - 479 с.

12. Газезьян Л. Н., Китаев Е. Н. Применение стали Х17Н2 в машиностроении // Филиал ВИНИТИ. Передовой и научно-технический и производственный опыт. Тема 18. — М., 1958.

13. Шварц Г. Л., Сидоркина Ю. С. Сплавы стойкие в серной кислоте и других агрессивных средах // Труды НИИХИММАШ. Вып. 27. Коррозия и износ металлов.-М.: НИИХИММАШ, 1959. С. 54-61.

14. Шварц Г. Л., Сидоркина Ю. С. Материалы, применяемые для оборудования некоторых процессов гидрометаллургии цветных металлов // Труды НИИХИММАШ. Вып. 27. Коррозия и износ металлов. — М.: НИИХИММАШ, 1952. С. 62-74.

15. Сидоркина Ю. С. Методика определения склонности сталей Х23Н28МЗДЗТ, ОХ23Н28МЗДЗТ к коррозионному расрескиванию // Труды НИИХИММАШ. Вып. 37. Коррозия и износ металлов. М.: НИИХИММАШ, 1961.-С. 55-61.

16. Посысаева Л. И., Бабков А. А., Петровская В. А. Межкристаллит-ная коррозия в низкоуглеродистой нержавеющей стали // МиТОМ. 1969. -№7.-С. 51-54.

17. Посысаева Л. И., Бабков А. А., Петровская В. А. Разработка стали для производства экстракционной фосфорной кислоты. М.: АН СССР / Защита металлов. 1969. Т. V, № 6. - С. 623.

18. Бабков А. А., Посысаева Л. И., Петровская В. А. Новая высоколегированная антикоррозионностойкая сталь 000X21Н21М4Б. М.: Изд-во АН СССР // Защита металлов. 1971. Т. VII, № 2. - С. 99-103.

19. Акшенцова А. П. Металлография коррозионностойких сталей и сплавов. -М.: Металлургия, 1991. 286 с.

20. Коттерилл П. Водородная хрупкость металлов. — М.: Металлург-издат, 1963. 117 с.

21. Галактионова Н. А. Водород в металлах. — М.: Металлургия, 1967.-303 с.

22. Гельд В. П., Рябов Р. А. Водород и физические свойства металлов и сплавов. М.: Наука, 1985. - 232 с.

23. Миндюк А. К. Об углерод-водородном влиянии на прочностные и коррозионные свойства стали. Львов, 1978. — 403 с.

24. Методы определения и исследования состояния газов в металлах. — М.: ГЕОХИ АН СССР, 1973. 196 с.

25. Гаврилов А. Ф., Малкин Б. М. Загрязнение и очистка поверхностей нагрева котельных установок. -М.: Энергия, 1980. 328 с.

26. Водородное охрупчивание элементов котлов высокого давления / Вайнман А. Б., Мелехов Р. К., Смиян О. Д.; отв. ред. И. И. Василенко; АН УССР. Физико-механич. ин-т. им. Г. В. Карпенко. Киев: Наук, думка, 1990. -272 с. (Наука и техн. прогресс).

27. Арчаков Ю. И. Водородная коррозия стали. М.: Металлургия, 1985.-192 с.

28. Арчаков Ю. И. Водородоустойчивость стали. М.: Металлургия, 1978.- 152 с.

29. Арчаков Ю. И. Современные проблемы защиты металлов от водородной коррозии // Физико-хим. механика материалов. 1986. - № 3. — С. 15-18.

30. Арчаков Ю. И., Горчаков Л. Н. Кинетика водородной коррозии углеродистой стали при повышенной температуре и давлении водорода // Защита металлов. 1985 - № 3. - С. 444-448.

31. Menyhard М., Zolnay G. Direct measurement of the gas content of formed by hydrogen attack during steam corrosion in a low alloy steel // Met. Trans. 1983. - A 14, № 7-12. - P. 2187-2189.

32. Natan M., Johnson H. H. An experimental investigation of the internal methane pressure in hydrogen attack // Met. Trans. 1983. - A14, № 1-6. -P. 963-971.

33. Sundararaian G. Т., Shewnon P. S. The kinetics of hydrogen attack of steels//Met. Trans. 1981.-A12,№ 10.-P. 1761-1775.

34. Bohnenkamp K. in Proceedings of Conference Fudamental Aspects of Stress Corrosion Cracking // National Association of Corrosion Engineers. Houston, Texas, 1969.-P. 374.

35. Пласкеев А. В., Савкина JI. Я., Княжева В. М. и др. // Защита металлов. 1975. - Т. 11, №4.-С. 410.

36. Колотыркин Я. М., Княжева В. М. // Коррозия и защита от коррозии. -М.: ВИНИТИ, 1978. Т. 6. - С. 5-52.

37. Bohnenkamp К. in Proceedings of Conference Fudamental Aspects of Stress Corrosion Cracking // National Association of Corrosion Engineers. Houston, Texas, 1969. P. 374.

38. Baerlecken E., Hirsch W., Stahl u. Eisen, 1953, Bd. 73, S. 785.

39. Wilson Lynes, Corrosion, 1965, v. 21, p. 125.

40. Scheil M., in Symposium on Stress-Corrosion Cracking of Metals, ASTM-AIME, Philadelphia, Pa., 1945, p. 433.

41. Uhlig H., Cook E., Jr., J. Electrochem. Soc., 1969, v. 116, p. 173.

42. Beck Т., Blackburn M., Am. Inst. Aeronaut. Astronaut. J., 1968, v. 6, p. 326.

43. Коррозионное растрескивание магистральных трубопроводов и возможные меры по предупреждению аварийности / Дадонов Ю. А., Мокроусов С. Н. // Безопасность труда в промышленности. 1999. - № 4. -С. 43-50.

44. Коррозионное растрескивание магистральных трубопроводов и возможные меры по предупреждению аварийности / Дадонов Ю. А., Мокроусов С. Н. // Безопасность труда в промышленности. 1999. - № 5. -С. 39-43.

45. Коррозионное растрескивание магистральных трубопроводов и возможные меры по предупреждению аварийности / Дадонов Ю. А., Мокроусов С. Н. // Безопасность труда в промышленности. 1999. - № 6. -С. 25-27.

46. Schroeder W., Berk A., Intercrystalline Cracking of Boiler Steel and its Prevention, Bur. of Mines Bulletin 443, U. S. GPO, Washington, D. C., 1941, p. 8-51.

47. Holzworth M. et al. Mater. Prot., Jan. 1968, v. 7, p. 36.

48. Pollard R., in Symposium on Stress-Corrosion Cracking of Metals, ASTM-AIME, Philadelphia, Pa., 1944, p. 43.

49. Uhlig H. H., Sava J., Trans. Am. Soc. Metals, 1963, v. 56, p. 361.

50. Long M., Uhlig H., J. Electrochem. Soc., 1965, v. 112, p. 964.

51. Parkins R., J. Iron Steel Inst., 1952, v. 172, p. 149.

52. Uhlig H. H., in Physical Metallurgy of Stress Corrosion Fracture, edited by T. Rhodin, Interscience, New York, 1959, pp. 1-17.

53. Coleman E., WeinsteinD., Rostoker W., Acta Metall., 1961, v. 9, p. 491.

54. Langmuir I., J. Am. Chem. Soc., 1916, v. 38, p. 2221; ibid., 1918, v. 40, p. 1361.

55. Mears R., Brown R., Dix E., Jr., in Symposium on Stress-Corrosion Cracking of Metals, ASTM-AIME, Philadelphia, Pa., 1945, p. 323.

56. Fischer F., Kunststoffe, 1965. Bd. 55. S. 453.

57. Brown В. et al. Marine Corrosion Studies (Third Interim Report of Progress), NRL Memorandum Report 1634, Naval Research Laboratory, Washington, D. C., July 1965.

58. Endo К., Miyao Y., Bull. Jpn. Soc. Mech. Engrs., 1958, v. 1, p. 374.

59. Revie R., Uhlig H., Acta Metall., 1974, v. 22, p. 619: Corros. Sei., 1972, v. 12, p. 669.

60. Uhlig H., J. Electrochem. Soc., 1976, v. 123, p. 1699.

61. TresederR., Wächter A., Corrosion, 1949, v. 5, p. 383.

62. Kowaka M., Nagata S., Corrosion, 1968, v. 24, p. 427; Brown A., Harrison J., Wilkins R., Corros. Sci., 1970, v. 10, p. 547.

63. Buchholtz H., Pusch R., Stahl u. Eisen, 1942, Bd. 62, S. 21.

64. Атомный механизм разрушения. Материалы Международной •конференции по вопросам разрушения, состоявшейся в апреле 1959 г. в Свомпскотте (США): пер. с англ.: под ред. М. А. Штремеля. М.: Метал-лургиздат, 1963. - 660 с.

65. Усталость металлов: сборник статей: пер. с англ.; под ред. и с предисл. Г. Ужика. -М.: Изд-во иностр. лит., 1961. 378 е.: ил.

66. Усталость и выносливость металлов: сборник статей: пер. с англ.; под ред. и с предисл. Г. В. Ужика. М.: Изд-во иностр. лит., 1963. - 497 с.

67. Усталость металлов и сплавов: сборник статей / отв. ред. В. С. Иванова и С. Е. Гуревич. М.: Наука, 1971. - 123 с.

68. Вагапов Р. Д., Фридман Я. Б. О влиянии типа нагружения на усталостную прочность // Заводская лаборатория. — 1961. № 2. — С. 183-188.

69. Вагапов Р. Д. Методика оценки усталостной прочности при разделении процесса циклического нагружения на две стадии // Заводская лаборатория. 1964. -№ 6. - С. 733-738, библ.

70. Крутасова Е. И., Новицкая Г. М., Тюрина Т. М. Влияние исходной структуры на долговечность металла паропроводов из стали 12Х1МФ // Теплоэнергетика. — 1978. № 11. - С. 68-71.

71. Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978.•247 с.

72. Векслер Э. Я., Гинбург Э. С. Изменения структуры и свойств стали 12Х1МФ в процессе эксплуатации оборудования // Электрические станции. 1971. - № 4. - С. 28-31.

73. Березина Т. Г. Диагностика причин разрушения деталей энергооборудования: курс лекций. Челябинск: ЧПУ, 1997. - 145 с.

74. Куманин В. И. Об изменении состояния границ зерен в котельной стали в процессе эксплуатации // МиТОМ. 1981. - № 3. - С. 37-39.

75. Бугай Н. В., Шкляров М. И. Неразрушающий контроль металла теплоэнергетических установок. ~ М.: Энергия, 1978. — 177 с.

76. Злепко В. Ф., Бугай Н. В. Изменение свойств и некоторые критерии оценки металла теплотехнического оборудования // Энергетик. 1969. -№3.- С. 11-13.

77. Антикайн П. А., Должанский П. Р., Рябова JI. И. Опыт длительной эксплуатации паропроводов из стали 12Х1МФ при 560—570 °С // Теплоэнергетика. 1976. - № 8. - С. 74-78.

78. Куманин В. И. Структура, поврежденность и работоспособность теплостойкой стали при длительной эксплуатации // МиТОМ. 1980. -№ 12.-С. 26-29.

79. Геминов В. Н., Иванов В. Н., Береснев Ю. М. Кривые термомеханической усталости теплотехнических сталей // Проблемы прочности. -1981.-№ 10.-С. 34-36.

80. Методические рекомендации по оценке длительной прочности жаропрочных сплавов по результатам кратковременных испытаниях / Институт проблем прочности АН УССР; сост. В. В. Кривенюк. Киев, 1978. - 37 с.

81. Иванова В. С. Разрушение металлов. Серия «Достижения отечественного металловедения». -М.: Металлургия, 1979. 168 с.

82. Бугай Н. В., Кривенюк В. В., Авраменко Д. С. Об использовании кратковременных механических характеристик для оценки длительных прочностных свойств стали 12Х1МФ // Проблемы прочности. 1980. -№ 3. - С. 54-56.

83. Men N. P., Forrest Р. О. International Conference on Fatigue of Metals, 1966, session 4.

84. Бочвар А. А. Зависимость жаропрочности алюминиевых сплавов от времени старения // Известия АН СССР. 1947. - № 10. - С. 2-4.

85. Векслер Е. Я., Голянский С. П. Определение длительной прочности стали 12Х1МФ методом горячей длительной твердости // Электрические станции. 1965. - № 2. - С. 23-26.

86. Работнов Ю. П. Ползучесть элементов конструкций. — М., 1966.752 с.

87. Трунин И. И. Механическое уравнение состояния металлических материалов и прогнозирование характеристик жаропрочности // Проблемы прочности. 1976. -№ 9. -С. 9-14.

88. Ковпак В. И., Марусий О. И. Об эквивалентной повреждаемости при испытаниях на длительную прочность // Проблемы прочности. 1972. -№4.-С. 15-17.

89. Ковпак В. И., Олисов А. Н. Некоторые особенности высокотемпературной ползучести сплавов на никелевой основе // Проблемы грочно-сти.- 1973.-№2.-С. 21-25.

90. Ковпак В. И. О пересчете показателей жаропрочности на различные температуры // Заводская лаборатория. 1971. - № 12. - С. 1113-1119.

91. Ковпак В. И. К вопросу об оценке и прогнозировании статистик характеристик длительной прочности жаропрочных металлических материалов // Проблемы прочности. 1977. - № 7. - С. 49-57.

92. Ковпак В. И. К вопросу о прогнозировании остаточной долговечности металлических материалов // Проблемы прочности. 1981. - № 10. -С. 95-99.

93. Злепко В. Ф., Бугай Н. В. О связи длительных и кратковременных свойств прочности трубных сталей // Энергетик. 1970. - № 11. - С. 14-17.

94. Кривенюк В. В. О связи кратковременных механических характеристик с длительной прочностью // Проблемы прочности. — 1974. — № 3. -С. 1-35.

95. Бугай Н. В., Кривенюк В. В., Авраменко Д. С. Об использовании кратковременных механических характеристик для оценки длительных прочностных свойств стали 12Х1МФ // Проблемы прочности. 1980. -№ 3. - С. 54-56.

96. Рохлин И. Н. Ускоренный метод определения длительной прочности путем измерения твердости // Заводская лаборатория. 1960. - № 7.1. С.850-852.

97. Крутасова Е. И., Талова Т. М. Надежность работы металла паропроводов после расчетного срока службы // Электрические станции. -1968.-№2.-С. 15-19.

98. Злепко В. Ф., Захарова А. И. Критерий эксплуатационной надежности стали 12Х1МФ // Электрические станции. 1970. — № 4. - С. 32-34.

99. Гофман Ю. М. Ускоренный метод определения длительной прочности металла паропроводов из стали 12МХ после продолжительной эксплуатации // Энергетик. 1969. - № 6. - С. 31-32.

100. Борисов В. Г., Бугай Н. В., Измаилов Ф. И. Контроль металла в энергетике. Киев: Техника, 1980. - 135 с.

101. Гофман Ю. М. Оценка работоспособности металла энергооборудования ТЭС. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 135 с.

102. Пискаленко В. Е., Громов В. Е., Козлов Э. В. Эволюция структурно-фазового состояния и механических свойств котельных сталей. — Новокузнецк, 2002. 206 с.

103. Бугай Н. В., Березина Т. Г., Трунин И. И. Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования. М.: Энергоатомиздат, 1994.-272 с.

104. Куманин В. И., Шкляров М. И., Ковалева Л. А. О характере разрушения гибов паропроводных труб // Теплоэнергетика. 1979. — № 7. — С. 56-58.

105. Paradakis E. P. Ultrasonic attenuation and velocity in three transformation products in steel // Appl. Phys. 1964. - Vol. 35, № 5. - P. 1474-482.

106. Paradakis E. P. Ultrasonic attenuation and velocity in SAE 52100 still quenched from various temperatures // Metallurg. Trans. 1970. - Vol. 1, №4.-P. 1053-1057.

107. Paradakis E.P. Ultrasonic nondestructive test for the detections of improper heat treatment of still // Mater. Eval. 1965. - № 3. - P. 136-139.

108. Paradakis E. P. Influence of crein structure of Applied Physics // J. Appl. Phys. 1969. - Vol. 30, № 5. - P. 1463.

109. Fenkner M. The determination of residual austenite in hardened bearing steel by measurement of the velocity of sound waves // Mater. Eval. 1969. -№ l.-P. 11-22.

110. Крауткрамер И., Крауткрамер Г. Ультразвуковой контроль материалов: справ, изд.: пер. с нем. -М.: Металлургия, 1991. 752 с.

111. Krautkramer J., Krautkramer Н. Ultrasonic testing of materials. -Berlin; Hamburg; New York: Springer-Verl., 1977. 667 p.

112. Ермолов И. H. Теория и практика ультразвукового контроля. -М.: Машиностроение, 1981. -240 с.

113. Неразрушающий контроль: в 5 кн. кн. 2: Акустические методы контроля: практич. пособие / И. Н. Ермолов, Н. П. Алешин, А. И. Потапов. -М.: Высш. шк., 1991. 283 с.

114. Муравьев В. В., Зуев JI. Б., Комаров К. JI. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск: Наука, 1996. - 185 с.

115. Артамонов В. В., Артамонов В. П. Неразрушающий контроль микроструктуры металла теплоэнергетического оборудования // Дефектоскопия. 2002. - № 2. - С. 34-44.

116. Химченко Н. В., Приходько В. Н. Ультразвуковой контроль величины графитовых включений в сером чугуне // Заводская лаборатория. -1955.-№5.-С. 1468-1470.

117. Zitgler R., Gerstner R. Die Scallgeschwindigkeit als Kennzeichnend Grobe für die Beiteilung von Guseisen. // Gieserei. 1958. - Bd 45, № 10. -April.-S. 185-193.

118. Bierwirt G. Zerstörungsfreie Prufung von Gusstuken durch Ultraschall // Gieserei. 1957. - Bd 44. -№ 17. - S. 477-485. .

119. Лепендин Л. Ф., Максимов В. Н. Определение формы графитовых включений в чугунных отливках акустическим методом // Труды Таганрогского радиотехнического ин-та. Прикладная акустика. Вып. 22. - С. 264.

120. Ботаки А. А., Ульянов В. Л., Шарко А. В. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1983. - 78 с.

121. Воронкова Л. В. Влияние структуры чугуна на скорость и коэффициент затухания ультразвука // Дефектоскопия. 1991. -№ 12. - С. 18-23.

122. Палестинин С. М., Мироненко В. В. Неразрушающий контроль прочности отливок из серого чугуна // Литейное производство. 1970. — №5. -С. 39-41.

123. Becker Е., Zehl Е. Zerstörungsfrei 1 Prufung von Erzeugnissen aus Gusseisen //Giessereitechnik. 1977.- Bd 23.- №9.- S .277-281.

124. Методы акустического контроля металлов / под ред. Н. П. Алешина. -М.: Машиностроение, 1989. — 456 с.

125. Гребенник В. С. Экспериментальное исследование ультразвуковым методом величины зерна котельных труб из стали Х18Н12Т // Дефектоскопия. 1970. - № 5. - С. 30-38.

126. Щукин В. В. Скорость распространения ультразвуковых волн в различных металлах и сплавах // Дефектоскопия. 1977. - № 3. - С. 65-68.

127. Красавин В. В. Ультразвуковой контроль содержания остаточного аустенита в стали Х12Ф1 // Дефектоскопия. 1980. - № 12. - С. 94-95.

128. Бениева Т. Я. Влияние пластической деформации на упругие свойства никель-хромовых сплавов // Применение ультразвуковых колебаний для исследования свойств контроля качества и обработки металлов и сплавов. Киев: Изд-во АН УССР, 1960. - С. 62-67.

129. Криштал M. А., Никитин К. Е. Фазовый измеритель скорости распространения поверхностных волн // Дефектоскопия. — 1979. — № 2 .— С. 51—55.

130. Криштал М. А., Никитин К. Е. Измерение концентрации напряжений в конструкционных материалах с помощью ультразвуковых поверхностных волн // Завод, лаб. 1981. - Т. 47, № 3. - С. 36-38.

131. Бобренко В. М. Ультразвуковые методы и устройства для контроля качества механических напряжений // Дефектоскопия. 1983. -№12.-С. 8-11.

132. Бархатов Б. В., Перевалов С. П., Пермикин В. С. Оценка состояния металла, длительное время находящегося в эксплуатации, с использованием акустического метода // П Всесоюз. акуст. конф., Москва, 24-28 июня 1991 г. -М.:Б. И., 1991.-С. 59-62.

133. Willems H., Bendisk W., Weber H. Nondestructive evaluation of creep damage in service exposed 14MoV63 steel //Nondestruct. Charact. Mater. 11: Proc. 2 nd Int. Symp., Montreal, July 21-23, 1986. New York; London, 1987.-P. 373-380.

134. Левитан Л. Я., Федорченко А. H., Шарко А. В. Влияние режимов термической обработки на акустические характеристики углеродистых сталей // Дефектоскопия. 1980. - № 9. - С. 52-57.

135. Лебедев А. А., Левитан Л. Я., Шарко А. В. Оценка влияния химического состава на результаты измерений механических свойств стали 40Х акустическими методами // Дефектоскопия. 1979. - № 2. - С. 81-84.

136. Родюшкин В. М. Об ультразвуковом методе выявления микротрещин // Дефектоскопия. 1999. - № 8. - С. 54-58.

137. Муравьев В. В., Сухарев Е. М., Ермолаева 3. И. Связь скорости ультразвука с ударной вязкостью и технология контроля качества конструкционных сталей // Контроль и диагностика. 2002. - № 7. - С. 49-55.

138. Полетика И. М., Зуев Л. Б., Пахилова Н. М. О корреляции между скоростью ультразвука и ударной вязкостью стали // ФиХОМ. 1997. -№ 3. - С. 118-120.

139. Перевалов С. П., Пермикин В. С., Бархатов Б. В., Гофман Ю. М. Оценка поврежденности металла, работающего в условиях высокотемпературной ползучести, акустическим методом // Электрические станции. — 1992.-№5.-С. 43-47.

140. Страхов В. А., Голиков В. М., Пермикин В. С., Добрушкин Л. С., Бархатов Б. В. Контроль состояния гибов трубопроводов Ижевской ТЭЦ-2, работающих в условиях высоких температур // Теплоэнергетика. — 1999. — № 8. С. 76-78.

141. Горделий В. И., Чабанов В. Е. Диффузионное рассеяние ультразвука в металлах // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. -2003. -№3. -С. 7-10.

142. Абрамов О. В., Градов О. М. Идентификация некоторых процессов эволюции дефектной структуры материала с источниками спонтанных акустических сигналов // Контроль, диагностика. — 2000. — № 6. — С. 15-21.

143. Акустическая эмиссия и ее применение для неразрушающего контроля в атомной энергетике / под ред. К. Б. Вакара. М.: Атомиздат, 1980.-216 с.

144. Грешников В. А., Дробот Ю. Б. Акустическая эмиссия. М.: Изд-во стандартов, 1976. - 271 с.

145. Иванов В. И., Белов В. М. Акустико-эмиссионный контроль сварки и сварных соединений. М.: Машиностроение, 1981. - 184 с.

146. Смирнов Е. Г. Акустическая эмиссия // Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка металлов. — М.: ВИНИТИ, 1981. — С. 111-152.

147. Финкель В. М. Физические основы торможения разрушения. -М.: Металлургия, 1977. 358 с.

148. Гусев О. В. Акустическая эмиссия при деформировании монокристаллов тугоплавких металлов. М.: Наука, 1982. - 105 с.

149. Вакар К. Б., Ржевкин В. Р. Изучение статистических характеристик акустико-эмиссионного излучения // Автоматическая сварка. 1982. -№9.-С. 39-41.

150. James В. R. The source of acoustic emission in deforming single crystals. In Intern. Conf. on Mechanical Behavior of Materials, 1971, Kyoto, Abstr., vol. 3, p. 960-961.

151. Jedgwich R. T. Acoustic emission from single crystals of LiF and KCI. In Appl. Phys., 1968, vol. 39, № 3, p. 1728-1740.

152. Нацик В. А., Бурканов A. H. Излучение рэлеевских волн краевой дислокацией, выходящей на поверхность кристалла // Физика твердого тела. 1972. - Т. 14. - № 5. - С. 1289-1295.

153. Новиков Н. В., Вайнберг В. Е. О физической природе акустической эмиссии при деформировании металлических материалов // Проблемы прочности. — 1977. № 12. - С. 65-69.

154. Вайнберг В. Е., Шрайфелъд JI. И. Об источниках акустической эмиссии // Заводская лаборатория. 1979. - № 3. - С. 237-239.

155. Новиков Н. В., Лихацкий С. И., Майстренко А. А. Определение момента страгивания трещин акустическим методом при испытании образцов с надрезом на внецентренное растяжение // Проблемы прочности. -.1973.-№ 9.-С. 21-25.

156. Юдин А. А., Иванов В. И. К теории акустической эмиссии при пластической деформации металлов // 1-я Всесоюзная конференция. Ч. 1. -Ростов-на-Дону. 1989. с. 138-143.

157. Манохин А. И., Маслов JI. И., Белов А. В. и др. Энергетический анализ природы сигналов акустической эмиссии // 1-я Всесоюзная конференция. Ч. 1.- Ростов н/Д, 1989. С. 154-161.

158. Дробот Ю. Е., Лазарев А. М. Неразрушающий контроль усталостных трещин акустико-эмиссионным методом. М.: Изд-во стандартов, 1987.- 127 с.

159. Fisher D. R., Lally L. S. Microplasticity defected by acoustic techni-cue. Canad. J. Phys., 1967, vol. 45, №2, p. 1147-1159.

160. Нацик В. Д., Чешко К. А. Звуковое излучение при аннигиляции дислокаций//ФТТ.- 1972.-Т. 14, № 11.-С. 3126-3132.

161. Hill R., Stephens R.W.B. Sonik emission during deformation of solids. -Arch. Akust., Warszawa, 1971, vol. 6, № 1, p. 45-57.

162. Danegan H. L., Harris D. O., Tatro C. A. Fracture analysis by use of acoustic emission. Eng. Fract. Mech., 1969, vol. 1, p. 105-122.

163. Gerberich W. W., Alteridge D. G., Lessar J. F. Acoustic emission investigation of microscopic ductile fracture. Met. Trans., 1975, vol. AC, № 2, p. 797-801.

164. Хаттон, Орд. Акустическая эмиссия // Методы неразрушающих испытаний. М.: Мир, 1972. - С. 27-58.

165. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций / А. Н. Серьезное, JI. Н. Степанова, В. В. Муравьев и др. / под ред. JI. Н. Степановой. -М.: Радио и связь, 2000. 280 с.

166. Серьезнов А. Н., Муравьев В. В., Степанова JI. Н. и др. Локализация сигналов акустической эмиссии в металлических конструкциях // Дефектоскопия. 1997. - № 10. - С. 79-84.

167. Дробот Ю. Б. Оценка «близости» хрупких разрушений акустико-эмиссионным методом // Контроль. Диагностика. 2002. - № 12. - С. 38^45.

168. Маслов Б. Я. Простой способ вычисления координат источников сигналов акустической эмиссии // Контроль. Диагностика. — 2002. № 7. -С. 45-49.

169. Физическая акустика / под ред. У. Мэзона. М.: Мир, 1970. -Т. IVA. - 365 с.

170. Сердобольская О. Ю., Кияйкин В. И. Акустические и акусто-эмиссионные свойства металлов при крутильных деформациях // Дефектоскопия. 2002. - № 2. - С. 3-11.

171. Трипалин А. С., Буйло С. И. Акустическая эмиссия. Физико-математические аспекты / под ред. И. И. Воровича. Ростовский госуниверситет, 1986. — 159 с.

172. Скобло А. В., Жигун А. П. и др. Применение акустической эмиссии для определения предела упругости конструкционных сталей // •Заводская лаборатория. 1979. - № 4. - С. 363-365.

173. Батунер А. П., Школьник JI. М., Великанов А. В., Рейхарт В. А. К вопросу применения акустической эмиссии для механических испытаний // Проблемы прочности. 1979. - № 3. - С. 67-70.

174. Злепко В. Ф., Лукьяненко В. А. Исследование возможности контроля несплошностей металла паропроводов методом акустической эмиссии в условиях ползучести // Теплоэнергетика. № 10. - С. 19-21.

175. Злепко В. Ф., Лукьяненко В. А. Исследование высокотемпературной ползучести теплоустойчивой стали методом акустической эмиссии // •Деформация и разрушение теплостойких сталей и сплавов. М.: МДНТБ, 1981.-С. 96-98.

176. Слободчикова Н. И., Новицкая Г. М., Соколова Г. Н. Анализ разрушений гибов паропроводов свежего пара установок // Эксплуатационная надежность металла оборудования тепловых электростанций: сб. научных трудов ВТИ. М.: Энергоатомиздат, 1987. - С. 60-66.

177. Минц И. И., Нахалов В. А., Воронкова Л. В., Новоселова Н. Г. Оптимизация контроля гибов // Повышение эффективности работы теплотехнического оборудования ТЭС: сб. научных трудов. Челябинск, Урал-ВТИ, 1996. - С. 92-99.

178. Пустовой В. Н., Муравьев В. В., Степанова JT. Н., Кутовой В. Н., Бояркин Е. В. Акустико-эмиссионный комплекс для контроля колец подшипников локомотиво // Контроль. Диагностика. — 2002. — № 6. — С. 42—49.

179. Семашко Н. А., Фролов А. В., Муравьев В. И., Лиховицкий M. М. Применение новых параметров акустической эмиссии для прогнозирования предельных механических характеристик титанового сплава 0Т4 // Контроль. Диагностика. 2002. - № 12. - С. 24-27.

180. Степанова Л. Н., Кареев А. Е. Разработка метода динамической кластеризации сигналов акустической эмиссии для повышения точности их локализации // Контроль. Диагностика. 2003. - № 6. - С. 15-21.

181. Дэвид А. Марка, Клемент МакГоуэн. Методология структурного анализа и проектирования: пер. с англ. М., 1993. - 240 е.: ил.

182. Вендров А. М. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. -М.: Argussoft Со, 1999. 86 с.

183. Васильев А. Г., Муравьев В. В., Смирнов А. Н. Ультразвуковой метод контроля шероховатости // Дефектоскопия. 1994. - № 2. - С. 71-72.

184. Муравьев В. В., Зуев Л. Б., Березовский А. Б. Влияние шероховатости на скорость распространения ПАВ в металлах // Неразрушающие физические методы контроля: в 7 т. Свердловск: Урал, политехи, ин-т, 1990.-T. 1.-С. 129-130.

185. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятности и математическая статистика. М.: Наука, 1965. - 425 с.

186. Приданцев М. В., Ланская К. А. Стали для котлостроения. М.: Металлургиздат, 1959. -321 с.

187. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М. : Физматлитература, 1961.- 864 с.

188. Конева Н. А., Лычагин Д. В., Жуковский С. П. и др. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения поликристаллического железо-никелевого сплава // ФММ. — 1985. — Т. 60, № 1. -С. 171-179.

189. Конева Н. А., Теплякова J1. А., Соснин О. В. и др. Дислокационные субструктуры и их трансформация при усталостном нагружении (обзор) // Изв. вузов. Физика. 2002. - № 3. - С. 87-99.

190. Штремель М. А. Прочность сплавов. Ч. I. М.: МИСиС, 1999.383 с.

191. Теплякова JI. А., Игнатенко JI. Н., Касаткина Н. Ф. и др. Закономерности пластической деформации стали со структурой отпущенного мартенсита // Пластическая деформация сплавов. Структурно-неоднородные материалы. — Томск: ТГУ, 1987. — С. 26-51.

192. Конева Н. А., Лычагин Д. В., Теплякова Л. А. и др. Полосовая субструктура в ГЦК-однофазных сплавах // Дисклинации и ротационная деформация твердых тел. Л.: ФТИ, 1988. - С. 103-113.

193. Конева Н. А., Лычагин Д. В., Теплякова Л. А., Козлов Э. В. Развороты кристаллической решетки и стадии пластической деформации // Экспериментальное исследование и теоретическое описание дисклинаций. -Л.: ФТИ, 1984.-С. 161-164.

194. Конева Н. А., Лычагин Д. В., Жуковский С. П. и др. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения поликристаллического железо-никелевого сплава // ФММ. 1985. - Т. 60, № 1. -С. 171-179.

195. Конева Н. А., Козлов Э. В. Природа субструктурного упрочнения // Изв. вузов. Физика. 1982. - № 8. - С. 3-14.

196. Рыбин В. В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. -М.: Металлургия, 1986. 224 с.

197. Конева Н. А., Козлов Э. В. Физическая природа стадийности пластической деформации // Структурные уровни пластической деформации и разрушение. Новисибирск: Наука, 1990. - С. 123-186.

198. Громов В. Е., Козлов Э. В., Базайкин В. И. и др. Физика и механика волочения и объемной штамповки. М.: Недра, 1997. - 293 с.

199. Трефилов В. И., Моисеев В. Ф., Печковский Э. П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов. — Киев: Наукова думка, 1989. 256 с.

200. Козлов Э. В., Попова Н. А., Григорьева Н. А. и др. Стадии пластической деформации, эволюция субструктуры и картина скольжения в сплавах с дисперсным упрочнением // Изв. вузов. Физика. 1991. - № 3. -С. 112-128.

201. Козлов Э. В., Попова Н. А., Игнатенко Л. Н. и др. Закономерности субструктурно-фазовых превращений при пластической деформации мартенситной стали // Изв. вузов. Физика. 1994. - № 4. — С. 76-82.

202. Смирнов А. А. Теория сплавов внедрения. — М.: Наука, 1979.365 с.

203. Вол А. Е. Строение и свойства двойных металлических систем. -М.: Физматгиз, 1962.-С. 667-681.

204. Козлов Э.В., Лычагин Д.В., Попова H.A., Тришкина Л.И., Конева H.A. Дальнодействующие поля напряжений и их роль в деформации структурно-неоднородных материалов // Физика прочности гетерогенных материалов. Л.: ФТИ. - С. 3-13.

205. Золотаревский В. С. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983. - 350 с.

206. Журавлев В. Н., Николаева О. И. Машиностроительные стали: справочник. М.: Машиностроение, 1992. - 480 с.

207. Масленков С. Б., Масленкова Е. А. Стали и сплавы для высоких температур: справочник. Кн. I. — М.: Металлургия, 1991. 382 с.

208. Тихонов М. В., Кононенко В. А., Прокопенко Г. И., Рафалов-ский В. А. Механические свойства металлов и сплавов. — Киев: Наукова думка, 1986. 567 с.

209. Иванов Ю. Ф., Гладышев С. А., Козлов Э. В. Структурные оценки предела текучести высокопрочных конструкционных сталей // Пластическая деформация сплавов: сб. трудов. Томск: ТГУ, 1986. - С. 152-163.

210. Громов В. Е., Иванов Ю. Ф., Козлов Э. В., Шаркеев Ю. П., Пуш-карева Г. В. О роли механизмов упрочнения стали 08Г2С при электрости-мулированной деформации // ФизХОМ. 1992. - № 4. - С. 137-142.

211. Гольдштейн М. И., Фарбер В. М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1979. - 208 с.

212. Гольдштейн М. И., Литвинов В. С., Бронфин Б. М. Металлофизика высокопрочных сплавов. — М.: Металлургия, 1986. — 311 с.

213. Хаазен П. Механические свойства твердых растворов и интерметаллических соединений // Физическое металловедение. Т. 3 / Под ред. Р. В. Кана, П. Хаазена. М.: Металлургия, 1987. - С. 187-254.

214. Пикеринг Ф. Б. Физическое металловедение и разработка сталей. М.: Металлургия, 1982. - 182 с.

215. Попов Л. Е., Конева Н. А., Терешко И. В. Деформационное упрочнение упорядоченных сплавов. М.: Металлургия, 1979. - 256 с.

216. Предводителев А. А. Современное состояние исследований дислокационных ансамблей // Проблемы современной кристаллографии. -М.: Наука, 1975.-С. 262-275.

217. Конева Н. А., Козлов Э. В., Тришкина JI. И. Спектр и источники полей внутренних напряжений в деформированных металлах и сплавах // Изв. АН. 1998 - Т. 62, № 7. - С. 1350-1356.

218. Козлов Э. В., Теплякова JI. А., Конева Н. А. и др. Роль твердора-створного упрочнения и взаимодействия в дислокационном ансамбле в формировании напряжения течения азотосодержащей аустенитной стали // Изв. вузов. Физика. 1996. -Т. 39, № 3. - С. 33-56.

219. Зеегер А. Механизм скольжения и упрочнения в кубических гранецентрированных и гексагональных плотноупакованных металлах // Дислокации и механические свойства кристаллов. — М.: Иностранная литра, 1960.-С. 179-189.

220. Koneva N. A., Kozlov Е. V. Internai fields and others contributions to flow stress // Mater. Sci. and Eng. 1997. - V. A234-236. - P. 982-986.

221. Андриевский A. P., Спивак И. И. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе: справочник. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1989. - 367 с.

222. Келли А., Никольсон Р. Дисперсионное твердение. М.: Металлургия, 1966.-298 с.

223. Иванова В. С., Гордиенко JI. К., Геминов В. М. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов. -М.: Наука, 1965. 180 с.

224. Конева Н. А., Козлов Э. В. Закономерности субструктурного упрочнения // Изв. вузов. Физика. 1991. - № 3. - С. 56-70.

225. Кокс Ю. Ф. Статистическая теория упрочнения сплавов // Физика прочности и пластичности: пер. с англ. / под ред. JI. К. Гордиенко. -М.: Металлургия, 1972. С. 117-132.

226. Ибатулин Б. JI. Специальные материалы теплоэнергетических установок. — Казань: Татарское книжное изд-во, 1997. —258 с.

227. Ботаки A.A., Глебов А.И., Шарко A.B. Ультразвуковой контроль прочностных характеристик сталей // Дефектоскопия. 1978. - № 4. -С. 94-95.

228. Ботаки А. А., Левитан Л. Я., Шарко А. В. Ультразвуковой контроль твердости сталей // Дефектоскопия. 1974. - № 4. — С. 124-125.

229. Куценко А. Н., Шереметиков А. С., Анисимов В. А. Контроль •напряжений с помощью поверхностных акустических волн Рэлея № 2359-Ук89. Деп. УкрНИИНТИ // Дефектоскопия. -1990. № 7. - С. 95-96.

230. Рыжова Т. Б. Оценка величины радиального натяга в заклепочных соединениях авиаконструкций с помощью ультразвука // Дефектоскопия.-1994.-№ 6.-С. 15-17.

231. Рыжова Т. Б. Оценка достоверности ультразвукового контроля качества заклепочных соединений с натягом // Дефектоскопия. 1994. -№6.-С. 17-21.

232. Солнцев Ю. П. Металлы и сплавы: справочник. СПб.: НПО «Профессионал», 2002. - 1053 с.

233. Миркин.И. Л., Мариненко Л. С. Карбидное упрочнение.

234. Розенберг В. Н. Основы жаропрочности металлических материалов. -М.: Металлургия, 1973. -325 с:

235. Конева Н. А., Козлов Э. В., Тришкина Л. И. Классификация дислокационных субструктур // Металлофизика. 1991. - Т. 13, № 10. - С. 49-58.

236. Лихачев А. В., Малинин В. Г. Структурно-аналитическая природа прочности. СПб.: Наука, 1993. — 471 с.

237. Полупан А. В., Баранов А. В. Планирование эксперимента по определению накопления повреждений в сварных металлоконструкциях методами неразрушающего контроля при циклическом нагружении // Безопасность труда в промышленности. 2003. - № 7. - С. 39-45.

238. Викторов И. А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. -М.: Наука, 1981.-288 с.

239. Постников В. С. Внутреннее трение в металлах. -М.: Металлургия, 1969.-332 с.

240. Новожилов В. В., Кадашевич Ю. И. Микронапряжения в конструкционных материалах. Л.: Машиностроение, 1990. - 223 с.

241. Бадаев А. Н., Манько В. Д. О критическом состоянии повреждения в области лавинной ползучести // Проблемы прочности. — 1981. — № 7. — С. 57-62.

242. Баумштейн М. В., Бадаев А. Н. К вопросу определения области «лавинной ползучести» // Проблемы прочности. 1980. - № 5. - С. 19-21.

243. Розенберг В. М., Шалимова А. В. К вопросу о причинах наступления третьей стадии ползучести // Структура и свойства жаропрочных металлических материалов: сб. тезисов докладов 26-й сессии по пробл. жаропрочности. -М., 1973. С. 96-102.

244. Lindborg U. A statistical model for the linking of microcraks // Acta met. 1969. - 17, № 4. - P. 521-527.

245. Шишкин H. И., Еловиков А. С., Березина Т. Г. О работоспособности металла паропроводов после расчетного срока эксплуатации // Электрические станции. 1977. - № 6. - С. 34-37.

246. Муравьев В. В., Смирнов А. Н., Коваленко А. Н. Диагностика структуры и твердости железнодорожных подшипников неразрушающимиметодами // Проблемы ж.-д. транспорта Сибири. — Новосибирск: Новосиб. ин-т инж. ж.-д. трансп., 1992. 4.2. - С. 32-33.

247. Ковпак В. И. Прогнозирование жаропрочности металлических материалов. Киев: Наукова думка. - 1981. - 238 с.

248. Березина Т. Г., Трунин И. И., Ерагер С. И. Ползучесть теплоустойчивых сталей в различных температурно-силовых условиях // Проблемы прочности. 1981. -№ 3. - С. 42-47.

249. Соседов В. Н., Вайнберг В. Е. Исследование связи характеристик сигналов АЭ со структурой материала // Заводская лаборатория. -1978. -№3.- С. 243-248.

250. Смирнов А. Н., Муравьев В. В. Влияние структурно-механического состояния стали 12Х1МФ на параметры сигналов АЭ при высокотемпературном деформировании // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1997. — № 2. - С. 112-115.

251. Земзин В. Н., Шрон Р. 3. Термическая обработка и свойства сварных соединений. JL: Машиностроение, 1978. - 367 с.

252. Основные положения по обследованию и технологии ремонта барабанов котлов высокого давления из стали 16ГНМ, 16ГНМА и 22К. -М.: Союзтехэнерго, 1978. 38 с.

253. Смоленков Ф. Б., Ганиев, В. В., Атрощенко Р. А., Зарипов Г. И., Рассохин В. Ф. Ремонт наплавкой и термообработка барабана котла ПК-10 // Сварочное производство. — 1996. № 9. - С. 26-27.

254. Анохов А. Е., Механиков В. М., Корольков П. М. Ремонтная сварка парового котла ТГМЕ-206 с применением местной термической обработки // Сварочное производство. 2000. - № 11. - С. 34-36.

255. Смирнов А. Н., Наумов В. П. Увеличение срока службы теплоэнергетического оборудования, отработавшего расчетный срок // Энергетик. 1980.-№ 8. - С. 7-9.

256. Смирнов А. Н., Блюменштейн В. Ю., Хапонен Н. А., Шатунов Ю. М. Организация работ по расчетам прочности и оценке остаточного ресурса объектов повышенной опасности // Безопасность труда в промышленности. 2002. - № 2. - С. 30-33.

257. Смирнов А. Н., Самойлов В. М., Береговая С. Н. К вопросу об оценке ресурса работоспособности стали 12Х1МФ // Сб. тез. докл. семнадцатой научн. конф. по итогам научно-исследовательской работы, посвященной 40-летию НГПИ. Новокузнецк, 1980. - С. 32-33.

258. Смирнов А. Н., Самойлов В. М., Левиус А. М. Исследование •особенностей ползучести стали 12Х1МФ // Структура и свойства металлических материалов в широком диапазоне температур: сб. тез. докл. научн.-техн. совещания. Новокузнецк, 1982. - С. 54.

259. Смирнов А. Н., Козлов Э. В., Конева Н. А., Попова Н. А., Сизо-ненко Н. Р. Фазовый состав и зоны локализации карбидных частиц в длительно работающем металле паропровода // Обработка металлов. 2004. -№ 1.-С. 24-26.

260. Смирнов А. Н. Исследование микроструктуры и фазового состава стали 12Х1МФ после длительной эксплуатации // Вестник КузГТУ. -2004.-№2.-С. 67-73.

261. Смирнов А. Н. Внутренние поля напряжений и характер субструктуры в длительно работающем металле технических устройств опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. -2004.-№7.-С. 35-38.

262. Смирнов А. Н., Козлов Э. В. Субструктура, внутренние поля напряжений и проблема разрушения паропроводов из стали 12Х1МФ. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2004. - 165 с.

263. Смирнов А. Н. Закономерности разрушения и исследование металла гнутого участка паропровода // Вестник КузГТУ. 2004. - № 1. — С. 43-49.

264. Смирнов А. Н., Герике Б. Л., Муравьев В. В. Диагностирование технических устройств опасных производственных объектов. Новосибирск: Наука, 2003. - 244 с.

265. Смирнов А. Н. Механические свойства длительно-работающих сталей и природа предела текучести // Вестник КузГТУ. 2004. - № 1. -С. 35-43.

266. Смирнов А. Н. Механизмы упрочнения хромомолибденована-диевых сталей после длительной эксплуатации // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2004. - № 5. - С. 39-44.

267. Смирнов А. Н., Челышев Н. А. Связь жаропрочности и структурного состояния стали 12Х1МФ с параметрами АЭ при растяжении // Известия вузов. Черная металлургия. 1986. - № 10. — С. 54-55.

268. Смирнов А. Н., Наумов В. П. Оценка структурного состояния •стали 12Х1МФ по параметрам сигналов АЭ // Оценка предельного состояния металла элементов теплоэнергетического оборудования: сб. тез. докл. всес. научн.-техн. совещания. -М., 1988. С. 89.

269. Смирнов А. Н., Самойлов В. М. Некоторые особенности высокотемпературной ползучести стали 12Х1МФ // Сб. тез. докл. седьмого научно-технического совещания по тепловой микроскопии. — М., 1976. — С. 95.

270. Смирнов А. Н., Ямпольский А. К. О прогнозировании ресурса работоспособности труб поверхностей нагрева // Молодые ученые и специалисты Кемеровской области народному хозяйству: сб. тез. докл. научн.-техн. конф. Кемерово, 1977. - С. 58.

271. Смирнов А. Н., Кувшинова Г. М., Самойлов В. М. Влияние структурных изменений на прочностные свойства сталей 12Х2МФСР //

272. Строение и физико-механические свойства твердых материалов: сб. — Новосибирск: НГПИ, 1981. С. 38-42.

273. Смирнов А. Н., Самойлов В. М., Береговая С. Н. Исследование изменений в микроструктуре в процессе ползучести теплоустойчивых сталей // Структура и свойства металлов: сб. тез. докл. научн.-техн. совещания. -Новокузнецк, 1984. С. 45-46.

274. Смирнов А. Н., Самойлов В. М., Береговая С. Н. Влияние термической обработки на долговечность гибов из стали 12Х1МФ // Проблемы термической и термомеханической обработки стали: сб. тез. докл. всес. научн.-техн. конф. Днепропетровск, 1981. - С. 73.

275. Смирнов А. Н. Связь между параметрами АЭ, микротвердостью границ зерен и ее дисперсией при склерометрировании // Оценка надежности и методы контроля металла и сварки энергооборудования: сб. тез. докл. Всес. научн.-техн. конф. — Кемерово, 1982. С. 18.

276. Sminov A. N., Naumov V. P. Estimation of pipe welded joints with the method of acoustic émission under sclerometry (scratching) // Pipeline inspection 2-nd international conférence. Moscow, 1991. — P. 165-168.

277. Смирнов A. H., Белоголов E. И. Сварка разнородных сталей 12Х1МФСР и системы Mn-Ni-Si-Cr // Сварочное производство. 1978. -№6.-С. 14-16.

278. Смирнов А. Н., Левиус А. М. Исследование сварных швов с применением тепловой микроскопии // Повышение эксплуатационной надежности сварных соединений энергооборудования: сб. тез. докл. Всес. научн.-техн. конф. М.: 1982. - С. 89-90.

279. Смирнов А. Н., Наумов В. П. Исследование твердости сварных соединений паропроводов методом акустической эмиссии // Надежностьтрубопроводов электростанции: сб. тез. докл. Всес. научн.-техн. конф. — М.: 1990.-С. 33.

280. Смирнов А. Н., Васильев А. Г., Шевелев Е. В. Оценка степени поврежденности длительно работающего металла энергооборудования акустическим методом // Вестник КузГТУ. 2000. - № 5(18). - С. 46-50.

281. Смирнов А. Н. Исследование структурного состояния и твердости основного металла и сварных соединений жаропрочных сталей акустическими методами // Безопасность труда в промышленности. 2003. — № 3. — С. 37-41.

282. Смирнов А. Н., Муравьев В. В., Князьков В. Л., Макаров Н. М. Применение акустических методов для контроля микроструктуры и прочности теплоустойчивых сталей // Вестник КузГТУ. 2003. - № 4. - С. 81-84.

283. Смирнов А. Н., Хапонен Н. А., Челышев А. Н., Медведев С. Н. Оценка состояния длительно работающего металла технических устройств опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. 2004. - № 3. - С. 28-31.

284. Смирнов А. Н. Применение ультразвука при оценке состояния сварных соединений металлоконструкций // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: сб. тр. Всероссийской науч.-практ. коиф. Юр-га, 2003.-С. 67.

285. Смирнов А. Н. База данных объектов повышенной опасности (БДОПО). Свидетельство об официальной регистрации базы данных № 2003620154. Заявка № 2003620079, дата поступления 8 апреля 2003 г. Зарегистрировано в Реестре баз данных 30 июля 2003 г.

286. Смирнов А. Н., Хапонен Н. А. Способ неразрушающего контроля степени поврежденности металлов эксплуатируемых элементов теплоэнергетического оборудования. Пат. № 2231057. 2004.

287. Смирнов А. Н., Муравьев В. В., Хапонен Н. А. Акустический критерий предельного состояния длительно работающего металла технических устройств опасных производственных объектов // Контроль. Диагностика. 2004. - № 5. - С. 19-23.

288. Смирнов А. Н., Блюменштейн В. Ю., Кречетов А. А., Хапонен Н. А. Использование УЗ-сигналов для идентификации НДС // Безопасность труда в промышленности. 2002. - С. 32-36.

289. Смирнов А. Н., Князьков В. Л,, Макаров Н. М. Опыт ремонта барабана из специальной молибденовой стали котлоагрегата ПК-10 // Электрические станции. 2003. - № 6. - С. 17-22.

290. Смирнов А. Н., Наумов В. П., Ременский М. А. Влияние дефектов сварки на эксплуатационную надежность котлов // Энергетик. 1992. -№ 6. - С. 26.

291. Смирнов А. Н., Наумов В. П., Ременский М. А., Миронова Т. А. Бездеформационные повреждения труб поверхностей нагрева котлов // Энергетик. 1991. - № 9. - С. 17.

292. Смирнов А. Н., Наумов В. П. Применение акустической эмиссии для оценки надежности металла теплоэнергетического оборудования // Сб. тез. докл. Всес. научн.-техн. конф. по неразрушающим методам контроля. — Братск, 1982.-С. 58.

293. Смирнов А. Н. К вопросу о контроле металла теплоэнергетического оборудования // Молодые ученые и специалисты Кемеровской области народному хозяйству: сб. тез. докл. научн.-техн. конф. Кемерово, 1977.-С. 59.

294. Смирнов А. Н., Герике Б. Л. Ускоренный метод разбраковки труб изготовленных из хромомолибденованадиевых сталей // Современные проблемы и пути развития металлургии: сб. тр. Международной научн.-практ. конф. Новокузнецк, 1998. — С. 78.

295. Смирнов А. Н., Герике Б. Л. Концепция технического диагностирования // Вестник КузГТУ. 1999. - № 6(13). - С. 15-20.

296. Смирнов А. Н., Романов В. М. Устройство для нанесения искусственных дефектов. Свидетельство на полезную модель № 34746. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 10 декабря 2003 г.

297. Смирнов А. Н., Казаков В. В., Кудрин С. Н. Способ определения деформации изделий. А. с. об официальной регистрации № 1724357. СССР, опубликовано 23.02.92. Бюл. № 7.

298. Смирнов А. Н., Челышев Н. А., Червов Г. А. Исследование деформирования и разрушения гибов труб методом АЭ // Оценка надежности и методы контроля металла и сварки энергооборудования: сб. тез. докл. .Всес. научн.-техн. конф. Кемерово, 1982. - С. 57.

299. Хирш П. Электронно-микроскопические наблюдения дислокаций в металлах // Новые электронно-микроскопические исследования. -М.: Металлургиздат, 1961. С. 63-100.

300. Чернявский К. С. Стереология в металловедении. — М.: Металлургия, 1997.-280 с.

301. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970. - 376 с.

302. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электронно-графический анализ. М.: Металлургия, 1970. - 368 с.

303. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. — М.: Физматгиз, 1961. — 863 с.

304. Геминов В. Н. Статистический анализ результатов испытаний на длительную прочность // Заводская лаборатория. 1959. — № 1. - С. 90-95.

305. Сазонова Н. Д. Испытания на ползучесть и длительную прочность. -М.: Машиностроение, 1965. — 264 с.

306. Попова Н. М. Карбидный анализ сталей. М.: Оборонгиз, 1952.354 с.

307. Смирнов А. Н. Микроструктура и физико-механические характеристики теплоустойчивой стали после длительной эксплуатации // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2004. - № 7. - С. 28-33.