автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Коррозионные проявления микроструктурных повреждений в трубах тепловоспринимающих элементов и трубопроводных систем

На правах рукописи

КОРРОЗИОННЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ТРУБАХ ТЕПЛОВОСПРИНИМАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ

05 14 14-тепловые электрические станции,

их энергетические системы и агрегаты, 05 14 04 - промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск-2007

003069510

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Томский политехнический университет»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Заворин А С

Официальные оппоненты

доктор физико-мат наук, доцент Логинов В С

кандидат технических наук, доцент Федецкий И И

Ведущая организация ФГУП Сибирский химический комбинат (г Северск)

Защита состоится «30» мая 2007 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета К 212 269 04 в Томском политехническом университете по адресу 634050, г Томск, пр Ленина, 30, корпус 4, ауд 406

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета

Автореферат разослан «28» апреля 2007 года

Ученый секретарь диссертационного Совета К 212 26904,

-Заворин А С

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется ее направленностью на обеспечение безопасности, продление срока службы и повышение эффективности эксплуатации тепломеханического оборудования тепловых электростанций, промышленных и отопительных котельных, а также систем теплоснабжения за счет сокращения ущерба от коррозионного износа труб Наиболее действенным путем защиты теплотехнических трубопроводных систем от коррозионных повреждений является водоподготовка и организация водно-химического режима работы оборудования Эти мероприятия позволяют поддерживать надежность работы элементов оборудования, в том числе поверхностей нагрева в целом на высоком уровне при оснащении системами мониторинга и регулирования параметров водно-химического режима, что имеет место лишь на крупных современных ТЭС Большинство энергетических объектов, особенно в промышленной теплотехнике и в сфере теплоснабжения, даже при наличии оборудования для водоподготовки, не располагают средствами для диагностирования и прогнозирования нарушений водно-химического режима и отклонений параметров качества воды Наряду с эгим практика свидетельствует, что несмотря на значительные усилия и затраты на организацию водоподготовки и водно-химического режима, с течением времени проявляют себя процессы структурной коррозии, которые приводят к повреждениям трубных конструкций задолго до исчерпания проектного ресурса Многие исследователи сходятся во мнении, что в основе этих явлений лежат внутриструктурные напряжения, развивающиеся в стенках труб под действие факторов как технологии изготовления, так и эксплуатации элементов трубных систем В связи с этим очевидно, что основную сложность для получения расчетных оценок ресурса труб представляет точное определение величины и знака внутриструктурных напряжений Не менее важная сторона проблемы состоит в недостаточной изученности влияния внутриструктурных напряжений на показатели механической прочности, процессы зарождения и развития пористости, трещинообразования и в конечном итоге на стойкость трубы к коррозии

В качестве основного объекта исследования приняты трубы из углеродистой стали (Ст 20), которые имеют преимущественное распространение для изготовления тепловоспринимающих элементов и трубопроводов не только в теплоэнергетике, но и в других производственных отраслях Это составляет существенный аспект актуальности темы диссертации и значимости полученных рез>льтатов

Работа выполнялась в соответствии с основными направлениями научной деятельности Томского политехнического университета («Разработка методов и средств повышения надежности и эффективности эксплуатации энергетических объектов») /

\ "

Целью диссертационной работы является оценка влияния микроструктурной повреждаемости труб в трубопроводных и теплообменных системах разного назначения на коррозию металла в условиях, характерных для эксплуатации, и обоснование с учетом этого рекомендаций по повышению их коррозионной стойкости

Указанная цель достигается реализацией следующих задач разработкой физической модели коррозионного процесса на базе исследования фазовой структуры коррозионных продуктов на внутренней поверхности труб котельного агрегата, рентгенодилатометрическими исследованиями внутри-структурных напряжений материала труб поверхностей нагрева, разработкой методики и экспериментальной установки для коррозионных испытаний образцов труб, проведением коррозионных испытаний образцов труб и сравнением их результатов с данными, полученными при экспериментальных исследованиях структурных напряжений

Научная новизна работы состоит в следующем

- впервые определены структурные напряжения при термоциклических температурных воздействиях на материал труб из стали 20,

- на базе рентгенофазовых анализов внутритрубных отложений предложена гипотеза о механизме коррозионных процессов на поверхности и в структуре стенки стальных труб трубопроводных систем,

- получены новые результаты, показывающие влияние эффективности паровоздушной обработки на структурную коррозию,

- обоснованы и экспериментально доказаны режимы термической обработки с целью блокирования межкристаллитной коррозии труб из стали 20,

- развито представление о физическом механизме коррозионных повреждений теплотрубопроводов и поверхностей нагрева котельных агрегатов

Практическая значимость работы состоит в следующем

- подготовлена методическая основа для определения параметров термохимического процесса стабилизации структуры и упрочнения материала труб, позволяющего существенно повысить коррозионную стойкость теплотрубопроводов и элементов поверхностей нагрева,

- полученные результаты позволяют выбрать режимы термической паровоздушной обработки труб из стали 20,

- материалы исследований используются в ЗАО «Инженерный центр» ОАО «Новосибирскэнерго» для назначения регламента работ при монтаже и ремонте по результатам диагностирования поверхностей нагрева котлов и теплообменников и других трубных систем, а также в учебном процессе по специальностям «Тепловые эпектрические станции», «Промышленная теплоэнергетика», «Котло- и реакторостроение» в Томском политехническом университете

Достоверность результатов проведенных исследований, обоснованность научных положений и выводов обеспечиваются

- соответствием разработанных в диссертации моделей физическим процессам, установленным при исследовании натурных образцов труб котельных агрегатов,

- подтверждением параллельными физическими испытаниями образцов труб и сравнением измерений структурных параметров по тестированным и апробированным методикам, в том числе при измерениях напряжений материала классическим методом механических испытаний,

- анализом погрешностей измерений

На защиту выносятся основные научные положения и результаты экспериментальных исследований, в том числе

- результаты экспериментального рентгенодилатометрического исследования внутренних напряжений материала труб из стали 20,

- результаты коррозионных испытаний образцов труб из стали 20 и исследования влияния паровоздушной обработки на межкристаллитную коррозию

Личный вклад автора определяется его самостоятельным определением цели, направления и объекта исследования, непосредственным участием в проведении экспериментов, самостоятельной обработкой и анализом их результатов, обоснованием основных научных положений и выводов Под руководством к т н Макеева А А разработана физическая модель коррозионного процесса и методика коррозионных испытаний, под руководством к т н Любимовой Л Л применены методические положения рентгенострук-турного анализа для определения структурных напряжений и параметров микротрещин , ,

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на VII, IX, XI, XII всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика экология, надежность, безопасность» (Томск, 2001, 2003, 2005, 2006 г г), на региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука, техника инновации» (Новосибирск, 2001 г), на Ш и IV семинарах вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Барнаул, 2003 г, Владивосток, 2005 г), на II и IV всероссийских совещаниях « Энергоэффективность, энергосбережение, и энергетическая безопасность регионов России» (Томск, 2003, 2006 г г), на научных семинарах кафедры парогенераторостроения и парогенераторных установок Томского политехнического университета (Томск, 2000-2007 г г )

Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в 14 опубликованных работах, среди которых 2 статьи в рецензируемом издании (список ВАК) и материалы докладов в сборниках вышеперечисленных конференций

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы (99 наименований) и приложения, содержит 120 страниц текста, 41 рисунок и 8 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, ее научная, практическая значимость, сформулированы цель и задачи исследований

В первой главе рассмотрено современное состояние проблемы меж-кристаллитной коррозии в трубах поверхностей нагрева и транспортных трубопроводов Описаны теоретические и экспериментальные способы исследования коррозионных процессов в трубах Показано, что обычно используемые физические модели коррозионных процессов учитывают ограниченную часть факторов, определяющих протекание процессов электрохимического механизма коррозионного разрушения металлов Практически не встречается работ, описывающих диффузию среды в структурные трещины стальных труб, процесс насыщения материала коррозионными элементами газовой среды, влияние термических эффектов упрочнения-разупрочнения и трещи-нообразования за счет внутренних напряжений на внедрение в стенку трубы коррозионно-активных компонентов Выделена актуальность создания физических моделей, отражающих существо формирования коррозионных компонентов электрохимического механизма и являющихся базой для обоснованного выбора технологических параметров его прерывания в элементах поверхностей нагрева и транспортных трубопроводах тепломеханического оборудования разного назначения Поставлена задача экспериментальных исследований влияния процесса структурного трещинообразования на структурную коррозию труб При анализе механизмов коррозионной повреждаемости поверхностей нагрева было выявлено, что оценка влияния внутренних факторов представлена в меньшей мере Еще менее изучено влияние внутренних остаточных структурных напряжений и их перераспределение в процессе работы труб в условиях температур и давлений на развитие язвенно-питтинговой коррозии Исключение из анализа механизма коррозии этого фактора лишает сложную коррозионную проблему того комплексного подхода, который требуется при исследованиях столь многофакторного и сложного явления

Изложенное обосновывает нацеленность настоящей работы на установление связи между внутренними структурными напряжениями и коррозией

Во второй главе представлены методы определения микроструктурной неоднородности, методика рентгеноструктурных исследований, рассматриваются методические основы рентгенодилатрометрических исследований поведения внутренних напряжений металла труб с целью определения температурного диапазона раскрытия микротрещин Обосновывается методика испытаний образцов котельных труб с применением рентгенодилатомегриче-ского метода с имитацией типичных для поверхностей нагрева котлов процессов нагружения, создающих остаточные структурные напряжения Приводится описание техники эксперимента, изложена методика определения внутренних микронапряжений оц и оценка погрешности

Для анализа внутренних структурных напряжений использована апробированная методика рентгенодиагностики, которая заключается в определении физического уширения профилей дифракционных линий и их отношения При этом исходят из того, что угловая ширина дифракционной линии обусловлена одновременным влиянием инструментальных и физических факторов (ш-уширение от дисперсности образца и п-уширение от микронапряжений)

Физический профиль дифракционной линии Р, являющийся функцией структуры, свойств и конкретного физического состояния образца, устанавливается расчетной обработкой рентгенограмм с использованием не менее двух дифракционных линий методом его аппроксимации одной из гладких

функций вида Гаусса ехр(-ах2), Коши ■?—-—г\ или Фойгта —-—сг На

(1 + ох ) (1 + ах2)2

основании аппроксимирующей функции рассчитывается истинное физическое уширение линии р, которое связано со структурными параметрами шип

Установление структурных параметров шип для анализируемых дифракционных линий позволяет определять размеры кристаллитов Б и внутренние микронапряжения II рода сти

0 = (1) Шд совв,

°»=тЭгЕ

4^2

Плотность дислокаций оценивалась из выражения.

Р~|г (3)

Длина трещин рассчитывалась по формуле Котрелла

РЬ- М

я (1-ц) а

Внутренние макронапряжения I рода определялись

= (5)

а1+1

В формулах (1) (5) Е - модуль нормальной упругости, X. - длина волны используемого излучения, 9 - брэгговский угол дифракции, р - плотность дислокаций, в - модуль сдвига, ц - коэффициент Пауссона, сг - напряжение, а - параметр элементарной атомно-кристаллической решетки, 1,1 + I - номера термического нагружения, 1,2- индексы дифракционных линий

Погрешность экспериментальных результатов охарактеризована по периоду кристаллической решетки материала стенки трубы, доверительный интервал изменения которого при установленной вероятности 95% равен

Да = ±0,0003 А Погрешность измерения макронапряжений I рода ст, составляет ± 5%, II рода стп - ± 10%

В третьей главе изложены методика и результаты коррозионных испытаний двух партий образцов Плоские образцы со средними размерами 10><28х5 мм вырезались из стальной трубы по схеме на рис 1

Рис 1 Схема нарезки и маркировка образцов

Измеренное распределение микротвердости по стенке трубы (рис 2) свидетельствует о структурной неоднородности трубы в состоянии поставки и развитом поверхностном трещинообразовании на глубине 0,2-0,3 мм Именно здесь наиболее возможна интенсивная поверхностная коррозия

Все образцы повергались механическим прессовым нагрузкам с целью создания остаточных внутренних напряжений и структурных трещин С использованием рентгеноструктурных исследований, содержание которых изложено в главе 2, получены результаты, характеризующие структурную неоднородность стенки трубы по сечению, и показаны основные закономерности изменения внутренних напряжений при создаваемых процессах упрочнения и разупрочнения

Первая партия состояла из шестнадцати образцов, каждый из которых (за исключением образца-свидетеля №1) подвергался внешней механической нагрузке Величина нагрузки была разной и составляла для разных образцов последовательность от 18 до 455 МПа Было установлено, что различные уровни внешней нагрузки оказывают различное отрицательное действие на образцы Предполагалось, что, вызывая перераспределение внутренних напряжений за счет микроструктурной повреждаемости, они приведут к общему понижению коррозионной стойкости образцов Образцы второй партии в количестве 17 штук повергались одинаковой нагрузке 350 МПа

После изложенных выше исследований каждая партия образцов повергалась коррозионным испытаниям При этом исходное состояние образцов первой и второй партии отличалось не только по предварительному механическому нагружению образцы второй партии обрабатывались нагревом в паровоздушной среде при температуре порядка 350 370 °С

Нг, кгс/мм2

400 350 300 250 200 150

0 1000 2000 3000 4000 5000

8, мкм

Рис 2 Изменения микротвердости по толщине стенки трубы (начало на наружной стороне)

Расчетные значения характерной длины микротрещин, сопоставимой с размерами зерна, показаны на рис 3

7

6

5

4

3

2

1 0

0 100 200 300 400 500

Р,МПа

Рис 3 Зависимость длины трещины Ь от внешней нагрузки образца трубы после механического нагружения

Коррозионные испытания проводились в установке (рис 4), включающей рабочий участок (1), представляющий собой трубу из нержавеющей стали 12Х18Н12Т длиной 500 мм, наружным диаметром 20 и толщиной стенки 2,5 мм Рабочий участок с исследуемыми образцами размещался в печи (2) Труба рабочего участка заполнялась дистиллированной водой Герметичность обеспечивалась аргонно-дуговой сваркой Давление водяного пара в полости трубы измерялось образцовым манометром (3) Температура в полости рабочего участка, создаваемая печью, устанавливалась задатчиком (4)

11

1 /

] ,1 И л |\л \ 1

■у

и регулировалась автоматически тиристорным регулятором (5) по показаниям термопары (6) Точное значение температуры считывалось по показаниям ртутного термометра (7) Игольчатый вентиль (8) предназначался для сброса давления и продувки полости рабочего участка

Рис 4 Схема установки для коррозионных испытаний

Тепловой режим испытаний — стационарный (при установленной температуре), непрерывный Рабочая часть экспериментов проводилась При наличии водяного пара сталь окислялась с образованием водорода

Парциальное давление водорода вычислялось по закону Дальтона. PHi = Р0 -P(ts), где Р0 - давление по манометру, t, - температура насыщения, регистрируемая ртутным термометром, P(ts) - справочное значение, определяемое по таблицам воды и водяного пара Температура коррозионных испытаний составляла 230 .235 С

Образцы первой и второй партий испытывались на коррозионную стойкость в среде водяного пара в течение года Через каждые 6 мес (соответственно первые и вторые коррозионные испытания) они извлекались из испытательного устройства, устанавливалось изменение их массы, измерялись микротвердость и внутренние структурные напряжения первого и второго рода

На рис 5 изображено изменение массы образцов в процессе двух этапов коррозионных испытаний, определенное по формуле ДМ - ^вых—)

S

где Мисх - исходная масса образца, Мвых - масса образца после коррозионных испытаний, S - поверхность образцов

Динамика выделения водорода характеризуется графиком на рис 6, отнесенным не ко всему периоду коррозионного испытания, а только к периодам времени между сбросами сверхизбыточного давления из рабочего участка

ЛМ, мг/см!

гоо 100 о ■ 100 ■ 200 -зоо

400

12 3

14 15 16 17 ДО образца

ДМ, мг/ом2

|| Шйзк

б>

"Я" —г ' —

................__ '..........1..........1.............„

1 2 3 4 5 6 7 в а 10 11 12 13 14 15 16 17

№ образца

Рис. 5, Изменение массы образцов после коррозионных испытаний: Щ — первые коррозионные испытания; Щ— вторые коррозионные испытания; а) первая партия; б) вторая партия

Результаты первых коррозионных испытаний (рис. 5,а) показывают, что для образцов зафиксирована прибыль массы, которая объясняется образованием высокопдотного оксида Ре_,04 , например, по реакциям;

ЗРе + 4Н20 -> Рс,04 + 4Н2 ; Ре + Н20 РеО + Н2 ; ЗРеО + Н20 -> Рс304 + Н2 .

Образование магнетита Ре304 подтверждено рентгенодифракцион-ным фазовым анализом продуктов коррозии Риг, МПа

4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

и' -1

/ —1 1 !

•V 1

■г- -1 ! !

100 200 300 400 500 600 700

800 900 1000 час

Рис 6 Динамика изменения давления при выделении водорода в одном коррозионном испытании

Исключением из этого ряда является образец №16, к которому было приложено предварительное нагружение 455 МПа, близкое к значению ств временного сопротивления разрушению Этот образец изначально разрушался за счет приложенной внешней нагрузки и лишь во вторую очередь за счет ползучести

График на рис 6 показывает, что процесс протекания коррозии имеет периоды, соответствующие ступенчатому выделению водорода Это свидетельствует о том, что периоды пассивности образцов сменяются возобновлением коррозии, по-видимому, под слоем образовавшегося Ре304

Второе коррозионное испытание первой партии образцов (рис 5,а) характеризуется убылью массы для всех образцов, что объясняется отслоением продуктов коррозии и возобновлением коррозионного процесса без пассивации Одновременно отмечено повышение внутренних структурных напряжений образцов и сопротивления ползучести, т е повышение склонности всех образцов к наиболее опасному межзеренному трещинообразованию

Вторая партия образцов показывает значительно меньшее изменение их массы (рис 5,6) как в течение первых, так и вторых коррозионных испытаний Привес массы не превышает 10 мг/см2, что в 20 30 раз меньше по сравнению с первой партией образцов В процессе коррозионных испытаний этих образцов выделение водорода не обнаружено Эти результаты доказы-

вают эффективность термообработки труб как средства снижения интенсивности коррозии

Четвертая глава содержит обобщения экспериментальных данных о структурной однородности трубы, включающие результаты коррозионных испытаний, приведенных в третьей главе, развитые на этой основе положения, на которых базируются физическая модель коррозионного процесса трубы поверхности нагрева котла, созданная как итог количественных рентге-нофазовых исследований состава коррозионных отложений, анализируются процессы, влияющие на интенсивность межкристаллитной коррозии, и обсуждается теоретическая основа для определения параметров термической обработки металла, позволяющей заблокировать процесс электрохимической коррозии теплотрубопроводов и поверхностей нагрева

Результаты оценки внутренних напряжений для совокупности исследований, проведенных для каждой партии образцов, подтвердили исходную для настоящей работы предпосылку о связи коррозионного поведения материала труб с распределением внутренних напряжений На рис 7 и 8 показаны изменения внутренних напряжений второго рода <тц для исходных образцов первой и второй партий, тех же образцов после деформации давлением, после первых и вторых коррозионных испытаний в зависимости от плотности структурных дефектов

а„ МПа

400

350:

300 250 200 150 100 50

Я и • • )

1

У в

: \ 5 в > ♦

; \ 1 12 Г* в11 ц,-^1 5 Г •

■ \\У V " • —--—" » ■ 2

: ,г ДЧ4^

10 15 1

: £ ■ з) —,—,—,—,—1

05

1,5

2 2,5

р*1011,1/см2

Рис 7 Зависимость микронапряжений II рода от плотности дислокаций для первой партии образцов 1) ■ - образцы исходные и после пластического деформирования, 2) 4) ▲ - после первых коррозионных испытаний, 5) • - после вторых коррозионных испытаний, 1 16 - номера образцов

600

500

Оц.МПа

100

р.-Ю'"-./™*

Рис 8 Зависимость микронапряжений второго рода от плотности дислокаций для второй партии образцов ♦ - исходные образцы, ■ - после первых и А - вторых коррозионных испытаний, 1 17 - номера образцов

При внешнем воздействии на образец его структурно-напряженное состояние, характеризуемое определенным положением на кривой (рис 7) преобразуется в другое структурно-напряженное состояние, оставаясь при этом на левой ветви кривой При этом перемещении с возрастанием плотности дислокаций сопротивление пластическому деформированию уменьшается При дальнейшем увеличении плотности дислокаций сопротивление пластическому деформированию растет Состояние образца, характеризуемое положением точки на кривой, определяет его реальную прочность

Как следует из рис 7, у образцов первой партии в процессе первых коррозионных испытаний уровень внутренних напряжений снижается по сравнению с исходными образцами, т е происходит релаксация внутренних напряжений При этом для каждого конкретного образца изменяется и плотность дислокаций Так как при релаксации изменяется плотность структурных дефектов, то происходит пластическая деформация (ползучесть), те повреждаемость образцов порами и микротрещинами ползучести

В условиях длительного пребывания поверхностей нагрева котлоагре-гата под напряжениями и температурой непрерывно развивается процесс разрушения металла в результате ползучести Полученная экспериментальная зависимость позволяет определять структурно напряженные состояния образцов трубной стали и закладывает предпосылки к установлению связи величины внутренних структурных напряжений разупрочнения металла и потерей его эксплуатационных свойств, которые наблюдаются в трубах поверхностей нагрева в процессе их длительной эксплуатации

В противоположность этому в образцах второй партии на всех этапах исследований перераспределение внутренних напряжений соответствуют известной базовой кривой Одинга, которая связывает сопротивление пластической деформации со структурными дефектами Этот факт доказывает то, что процессы внутренней ползучести для этой партии образцов проявляются в гораздо меньшей степени, что является основанием для диагностики коррозионного поведения труб и выработки рекомендаций для минимизации коррозии

По результатам термоциклических испытаний образца трубы получены кривые зависимости средних внутренних напряжений I и II рода от температуры (рис 9, 10), на которых отражаются температурные участки пассивации микротрещин для внутренних напряжений II рода в диапазоне температур 300 400 °С (рис 9), для зональных напряжений - 240 и 370 °С (рис 10) Этим устанавливается температура паровоздушной обработки для образца трубы из стали 20, равная 350 370 °С

ащ МПа

Рис 9 Средние внутренние микронапряжения II рода образца трубы

О:, МПа

Рис 10 Средние внутренние напряжения I рода образца трубы

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Экспериментально установлено, что труба из стали 20 в состоянии поставки имеет локальные неоднородные микропластические деформации, которые проявляются в неоднородном распределении внутренних структурных напряжений, что создает предпосылки развития язвенно-пиггинговой коррозии

2 Экспериментально доказано, что перераспределение внутренних напряжений при внешней механической или термической нагрузке, а также в процессе коррозионного разрушения стенки трубы, является следствием микроструктурной повреждаемости, оцениваемой по длине структурной трещины

3 Характер перераспределения неоднородных внутренних остаточных напряжений является основой прогнозирования коррозионного поведения материала стенки трубы в условиях внешнего механического и термического нагружения, в том числе для ранжирования по склонности к внутризе-ренной ползучести и внутризеренному типу разрушения

4 На основе разработки физической модели коррозионного процесса и на базе анализа фазовой структуры продуктов внутритрубных коррозионных отложений показан электрохимический механизм коррозии в структурных трещинах, который может быть заблокирован путем паровоздушной температурной обработки структурно-поврежденных труб со снижением интенсивности межкристаллитной коррозии на один - два порядка

5 По результатам рентгенодилатометрических исследований определен температурный диапазон 350 370 °С паровоздушной обработки труб для теплотехнического оборудования

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Компьютерная программа оперативного планирования наладки во-доподготовительных установок / А В Казаков, А И Артамонцев, Б В Лебедев, Г К Привалихин // Энергетика Экология, надежность, безопасность Материалы докладов VII Всероссийской научно-техн конф - Томск Изд ТПУ, 2001 -С 106-109

2 Казаков А В , Артамонцев А И , Лебедев Б В Компьютерная программа оперативного планирования режимов эксплуатации и наладочных работ водоподготовительных установок котельных // Наука, техника, инновации. Тезисы докладов региональной научн конф студентов, аспирантов, молодых ученых, часть 2 - Новосибирск Изд НГТУ, 2001 -С 122-123

3 Привалихин Г К, Артамонцев А И Проблема наладки водно-химического режима котлов БКЗ-75-39 ТМА котельной ОАО «ТНХЗ» // II

семинар вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике Тезисы докладов - Новосибирск Изд ИТ СО РАН, 2003 - С 38

4 Привалихин Г К , Лебедев Б В , Артамонцев А И Факторы низкого качества водно-химического режима паровых котлов котельных региона // Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России Материалы докладов IV Всероссийского совещания - Томск Изд ЦНТИ, 2003 -С 62-63

5 Привалихин Г К , Артамонцев А И , Лебедев Б В Некоторые вопросы надежности и эффективности работы малых котельных Томской области // Энергетика экология, надежность, безопасность Материалы докладов IX Всероссийской научно-техн конф , Т 1 - Томск Изд ТПУ, 2003 -С 178-182

6 Изменение внутренних напряжений в сечениях котельных труб при пластическом деформировании / А И Артамонцев, А С Заворин, Л Л Любимова, А А Макеев // IV семинар вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике с совместным пленарным заседанием участников «Тихоокеанского энергетического форума 2005» - Владивосток Изд ДВГТУ, 2005 -С 35

7 Рентгенодилатометрические температурные исследования внутренних напряжений стенок труб паровых котлов/ А И Артамонцев, А С Заворин, Л Л Любимова, А А Макеев // IV семинар вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике с совместным пленарным заседанием участников «Тихоокеанского энергетического форума 2005» - Владивосток Изд ДВГТУ, 2005 -С 44

8 Влияние структурной неоднородности металла на язвенную коррозию труб паровых котлов / А И Артамонцев, А С Заворин, Л Л Любимова, А А Макеев // IV семинар вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике с совместным пленарным заседанием участников «Тихоокеанского энергетического форума 2005» - Владивосток Изд ДВГТУ, 2005 - С 45

9 Артамонцев А И , Привалихин Г К, Тайлашева Т С Оценка технической целесообразности варианта реконструкции системы ХВО котельной ООО «Томскнефтехим» // Энергоэффективность, энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России Материалы докладов IV Всероссийского совещания -Томск Изд ЦНТИ, 2005 -С 19-24

10 Микродилатометрические исследования образцов труб энергетических котлов из новой стали Ди-82ш /АС Заворин, Л Л Любимова, А И Артамонцев, А А Ташлыков // IV семинар вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике с совместным пленарным заседанием участников «Тихоокеанского энергетического форума 2005» - Владивосток Изд ДВГТУ, 2005 -С 233-235

11 Механоциклические исследования образцов труб перспективной стали Ди-82ш для пароперегревателей энергетических котлов /АС Заворин, Л Л Любимова, А И Артамонцев, А А Ташлыков // IV семинар вузов Сиби-

ри и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике с совместным пленарным заседанием участников «Тихоокеанского энергетического форума 2005» - Владивосток Изд ДВГТУ, 2005 -С 236-238

12 Артамонцев А И , Бетхер Т М , Корженко ABO качестве технической документации и исполнении водоподготовительных установок // Энергетика экология, надежность, безопасность Материалы докладов XII Всероссийской научно-техн конф -Томск Изд ТПУ, 2006 -133-136

13 Рентгенодилатометрические температурные исследования стенки котельной трубы /АС Заворин, А А Макеев, А И Артамонцев и др // Известия Томского политехнического университета - 2006 - Том 309 - №5 -С 103-106

14 Любимова Л Л, Ташлыков А А , Макеев А А , Артамонцев А И Изменение внутренних напряжений в сечениях котельных труб при пластическом деформировании // Известия Томского политехнического университета -2006 -Том 309 — №6 -С 114-119

Подписано к печати 27 04 07 Бумага офсетная Печать RISO Формат 60x84/16 Тираж 100 экз Заказ № 67-0407 Центр ризографии и копирования Ч/П Тисленко О В Св-во №14 263 от 21 01 2002 г, пр Ленина, 41, оф №7а

Список принятых сокращений и условных обозначений.

Введение.

Глава 1. Современные представления о коррозионных повреждениях теплоэнергетических трубопроводных систем.

1.1. Коррозионные повреждения, определяющие состояние трубопроводных систем.

1.2. Механизмы структурных коррозионных повреждений.

1.3. Определение задач исследований.

Глава 2. Методические положения исследования микроструктурных повреждений.

2.1. Физическая модель стенки трубы как методологическая основа исследований.

2.2. Требования к методу исследования микроструктуры стенки трубы.

2.3. Особенности методики исследования структурной неоднородности стенки трубы.

2.3.1. Измерение средних внутренних микронапряжений второго рода.

2.3.2. Измерение средних внутренних макронапряжений первого рода, линейных термических расширений и периода кристаллической решетки.

Глава 3. Экспериментальные исследования коррозионных проявлений в трубах.

3.1. Методика коррозионных испытаний.

3.2. Изменение массы образцов при коррозионных испытаниях

3.3. Изменение микротвёрдости образцов.

3.4. Развитие структурных трещин.

1 лава 4. Обоснование направлений минимизации структурных предпосылок коррозии.

4.1. Анализ экспериментальных данных о структурной однородности трубы.

4.2. Физико-химическая модель коррозии труб.

4.3. Основы подавления структурной коррозии.

Процессы коррозии в пароводяных трактах тепловых электрических станций (ТЭС) и других источников теплоснабжения являются причиной регулярного обсуждения проблем надежности котлов, парогенераторов и теп-лообменных труб [1, 2]. Перспективы повышения надежности теплоэнергетического оборудования предусматривают мероприятия, направленные на совершенствование водно-химических режимов (ВХР), на выбор коррозионно-стойких сталей и сплавов, на контроль металла, а также на реконструктивные работы [3,4]. Для оценки ВХР на ТЭС разрабатываются и используются системы химико-технологического мониторинга, позволяющие оценивать и прогнозировать поведение примесей в пароводяном тракте. Не менее актуальны эти вопросы и для теплового хозяйства промышленных предприятий и сферы жилищно-коммунального хозяйства [5]. С изменением экономических условий функционирования энергетических систем, в том числе и систем централизованного теплоснабжения, особую значимость приобрела проблема повышения коррозионной стойкости металла труб.

В качестве основного конструкционного материала стали, от низколегированных до высоколегированных, широко применяются в современном энергомашиностроении. К элементам энергетических установок предъявляются требования по надежной и длительной эксплуатации без повреждений с сохранением заданных свойств за проектный срок службы. Для решения этой задачи подбирают материалы, которые сочетают высокие показатели по прочности и пластичности, ударной вязкости, сопротивлению термоциклической и механической усталостной нагрузке, коррозионной стойкости при нагреве на воздухе и в паровоздушной среде [6].

Все эти свойства связаны со строением и структурой материала и задаются разной степенью легирования металлическими и неметаллическими добавками, способными создавать с металлами твердые растворы замещения, внедрения, образовывать с металлом сложные соединения в виде интерме6 таллических фа", карбидов, нитридов, сульфидов и т.д. Неравномерность распределения фаз по структуре, материальная неоднородность фаз и фазовая неоднородность, разнозернистость материала, неравноосность зерен, их распределение по ориентировкам, дислокации, дефекты упаковки, примеси, в том числе и газовые, пористость приводят к созданию внутренних микронапряжений.

Наряду с этим элементы тепломеханического оборудования, трубопроводные системы воды и пара, котлы, паропроводы турбин, вспомогательное оборудование - это сложные трубные системы с сочетанием гибов и прямых участков, тройников, металл которых подвергается сварке, гибке, волочению и т.п. В результате термических и механических воздействий в структуре трубных изделий возможны фазовые превращения, существенно изменяющие свойства сталей и не способствующие установлению внутренней структурной однородности, следовательно, и однородности внутренних зональных напряжений.

В числе наиболее актуальных для теплоэнергетики задач значатся проблемы обеспечения эксплуатационной надежности, безопасности, увеличения коэффициента использования установленной мощности, продления срока службы и повышения эффективности работы действующих котельных агрегатов. При этом главное внимание уделяется коррозионной стойкости трубных пучков поверхностей нагрева. Статистика повреждений труб котлов свидетельствует, что в трубах 30% кольцевых трещин и 40% расслоений -дефекты сварных швов, 20% - металлургические дефекты, 5-7% эрозионные, 10% - дефекты брака при ремонте. Повреждения труб котлов относятся: к дефектам металла - 25%, дефектам изготовления - 20%, термоусталостной коррозии - 20%, газовой коррозии - 20%, тепловому перегреву из-за нарушения ВХР и отложений - 15% [7]. За 20-30 тыс. час. эксплуатации температура труб повышается на 80-100 °С, и при температуре 540-550 °С происходит образование продольных коррозионно-усталостных трещин и свищей (предельная температура стали 20 составляет 450 °С), при плотности теплол вых потоков 30-40 Вт/см расчётный температурный перепад по толщине стенки 5 мм составляет от 40 до 80 °С. Суммарное воздействие всех перечисленных эксплуатационных факторов приводит к температурам, превышающим допустимые для материала.

Таким образом, есть все основания предполагать, что основная причина повреждений трубопроводных систем и труб поверхностей нагрева связана со структурными температурными отклонениями в материале стенок труб вследствие специфики их изготовления и условий эксплуатации, которые в совокупности проявляют себя в виде коррозионных эффектов. Другими словами, причинами аварий рабочих элементов тепломеханического оборудования являются усталостные изменения, вызванные интенсивными механическими и термическими нагрузками.

Целью работы является оценка влияния микроструктурной повреждаемости труб в трубопроводных и теплообменных системах разного назначения на коррозию металла в условиях, характерных для эксплуатации, и обоснование с учетом этого рекомендаций по повышению их коррозионной стойкости.

Указанная цель достигается: разработкой физической модели коррозионного процесса на базе исследования фазовой структуры коррозионных отложений на внутренней поверхности труб котельного агрегата; рентгеноди-латометрическими исследованиями внутриструктурных напряжений материала труб поверхностей нагрева; разработкой методики и экспериментальной установки для коррозионных испытаний образцов труб; проведением коррозионных испытаний образцов труб и сравнением их результатов с данными, полученными при экспериментальных исследованиях структурных напряжений.

Научная новизна работы:

- впервые определены структурные напряжения при термоциклических температурных воздействиях на материал труб из стали 20;

- на базе рентгенофазовых анализов внутритрубных отложений предложена гипотеза о механизме коррозионных процессов на поверхности и в структуре стенки стальных труб трубопроводных систем;

- получены новые результаты, показывающие влияние эффективности паровоздушной обработки на структурную коррозию;

- обоснованы и экспериментально доказаны режимы термической обработки с целью блокирования межкристаллитной коррозии труб из стали 20;

- развито представление о физическом механизме коррозионных повреждений теплотрубопроводов и поверхностей нагрева котельных агрегатов.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- подготовлена методическая основа для определения параметров термохимического процесса стабилизации структуры и упрочнения материала труб, позволяющего существенно повысить коррозионную стойкость теплотрубопроводов и элементов поверхностей нагрева;

- полученные результаты позволяют выбрать режимы термической паровоздушной обработки труб из стали 20;

- материалы исследований используются в ЗАО «Инженерный центр» ОАО «Новосибирскэнерго» для назначения регламента работ при монтаже и ремонте по результатам диагностирования поверхностей нагрева котлов и теплообменников и других трубных систем, а также в учебном процессе по специальностям «Тепловые электрические станции», «Промышленная теплоэнергетика», «Котло- и реакторостроение» в Томском политехническом университете.

Достоверность результатов, проведенных исследований, обоснованность научных положений и выводов обеспечиваются:

- соответствием разработанных в диссертации моделей физическим процессам, установленным при исследовании натурных образцов труб котельных агрегатов;

- подтверждением параллельными физическими испытаниями образцов труб и сравнением измерений структурных параметров по тестированным и апробированным методикам, в том числе при измерениях напряжений материала классическим методом механических испытаний;

- анализом погрешностей измерений.

Автор защищает основные научные положения и результаты экспериментальных исследований, в том числе:

- результаты экспериментального рентгенодилатометрического исследования внутренних напряжений материала труб из стали 20;

- результаты коррозионных испытаний образцов труб из стали 20 и исследования влияния паровоздушной обработки на межкристаллитную коррозию.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на VII, IX, XI, XII всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, 2001, 2003, 2005, 2006 г.г.); на региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука, техника инновации» (Новосибирск, 2001 г.); на III и IV семинарах вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Барнаул, 2003 г., Владивосток, 2005 г.), на II и IV всероссийских совещаниях « Энергоэффективность, энергосбережение, и энергетическая безопасность регионов России» (Томск, 2003, 2006 г.г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в 14 опубликованных работах, среди которых 2 статьи в рецензируемом издании (список ВАК) и материалы докладов в сборниках вышеперечисленных конференций.

Содержание работы изложено во введении, четырёх главах и заключении.

В первой главе рассмотрено современное состояние проблемы межкристаллитной коррозии труб поверхностей нагрева и трубопроводов. Описаны

10 теоретические и экспериментальные способы исследования коррозионных процессов в трубах. Показано, что обычно используются упрощенные физические модели коррозионных процессов, учитывающие ограниченную часть факторов, определяющих протекание электрохимического механизма коррозионного разрушения металлов. Практически не встречается работ, описывающих диффузию электролита в структурные трещины стальных труб, процесс насыщения металла коррозионными элементами газовой среды, влияние термических эффектов упрочнения-разупрочнения и трещинообразования за счет внутренних напряжений на внедрение в стенку трубы коррозионно-активных компонентов. Выделена актуальность создания физических моделей, отражающих существо формирования коррозионных компонентов электрохимического механизма и являющихся базой для обоснованного выбора технологических параметров его прерывания в элементах поверхностей нагрева и транспортных трубопроводах тепломеханического оборудования разного назначения. Поставлена задача экспериментальных исследований влияния процесса структурного трещинообразования на коррозию труб.

Во второй главе представлены методы определения микроструктурной неоднородности, методика рентгеноструктурных исследований, рассматриваются методические основы рентгенодилатрометрических исследований поведения внутренних напряжений металла труб с целью определения температурного диапазона раскрытия микротрещин.

В третьей главе изложены методика и результаты коррозионных испытаний двух партий образцов, вырезанных из труб стали 20. Образцы трубы предварительно подвергались механическим прессовым нагрузкам с целью создания остаточных внутренних напряжений и структурных трещин. Образцы трубы второй партии перед проведением коррозионных испытаний, кроме того, были подвергнуты термической обработке в паровоздушной среде.

В четвёртой главе представлена физико-химическая модель коррозионного процесса стальной трубы поверхности нагрева котла, созданная на основе количественных рентгенофазовых исследований состава коррозионных отложений, и анализируются процессы, влияющие на интенсивность меж-кристаллитной коррозии, а также теоретическая основа для определения параметров термической обработки металла, позволяющей заблокировать процесс электрохимической коррозии.

В заключении подведены итоги проведенных исследований, изложены основные научные результаты и выводы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В опубликованных работах, посвященных анализу механизмов коррозионной повреждаемости поверхностей нагрева, в меньшей степени представлены оценки влияния внутренних факторов. К ним относят наличие фаз и зерен, межфазных и межзеренных границ, неоднородность структуры и материальную неоднородность, неравноосность и разнозернистость, аномальные расширения кристаллических решеток и др. Среди этих проблем выделяется еще менее изученная область - влияние внутренних остаточных структурных напряжений и их перераспределения в процессе работы труб в условиях разных температур и давлений на развитие язвенно-питтинговой коррозии. Исключение из анализа механизма коррозии этого фактора лишает сложную коррозионную проблему того комплексного подхода, который требуется при исследованиях столь многофакторного явления как коррозионное разрушение металла котельных труб.

На основе рентгенофазового анализа образцов из трубной стали 20 проведена оценка степени структурной неоднородности и её влияния на меж-зеренную и внутризеренную ползучесть и связанные с ними процессы общей и язвенно-питтинговой коррозии труб паровых котлов и теплотрубопрово-дов.

В соответствии с поставленной целью при выполнении задач данной работы получены следующие результаты:

- определено, что трубная сталь в состоянии поставки обладает существенной неоднородностью внутренних напряжений, а это может приводить к разрушению металла в областях локальных концентраций напряжений при внешней термической или механической нагрузке;

- установлено, что по релаксированным остаточным внутренним напряжениям появляется возможность прогнозирования поведения материала в условиях внешнего термического или механического нагружения;

- показана возможность прогнозирования структурного трещино-образования в образцах труб как следствия релаксации внутренних напряжений;

- установлено, что внутренние структурные напряжения в результате коррозионных испытаний приобретают существенную неоднородность и материал труб вследствие этого обладает склонностью к внутризеренному типу разрушения;

- показано, что перераспределение внутренних напряжений, как и структурные коррозионные повреждения трубной стали, являются следствием трещинообразования, а структурная коррозия происходит по электрохимическому механизму;

- паровоздушная температурная обработка структурно-повреждённых труб из стали 20 снижает интенсивность межкристаллитной структурной коррозии на один-два порядка, а температурный диапазон паровоздушной обработки устанавливается при рентгенодилатометрических исследованиях.

Совокупность результатов исследований позволяет сформулировать по итогам работы следующие основные научные результаты и выводы:

1. Экспериментально установлено, что труба из стали 20 в состоянии поставки имеет локальные неоднородные микропластические деформации, которые проявляются в неоднородном распределении внутренних структурных напряжений, что создает предпосылки развития язвенно-питтинговой коррозии.

2. Экспериментально доказано, что перераспределение внутренних напряжений при внешней механической или термической нагрузке, а также в процессе коррозионного разрушения стенки трубы, является следствием микроструктурной повреждаемости, оцениваемой по длине структурной трещины.

3. Характер перераспределения неоднородных внутренних остаточных напряжений является основой прогнозирования коррозионного поведения материала стенки трубы в условиях внешнего механического и

103 термического нагружения, в том числе для ранжирования по склонности к внутризеренной ползучести и внутризеренному типу разрушения.

4. На основе разработки физической модели коррозионного процесса и на базе анализа фазовой структуры продуктов внутритрубных коррозионных отложений показан электрохимический механизм коррозии в структурных трещинах, который может быть заблокирован путем паровоздушной температурной обработки структурно-поврежденных труб со снижением интенсивности межкристаллитной коррозии на один -два порядка.

5. По результатам рентгенодилатометрических исследований определен температурный диапазон 350.370°С паровоздушной обработки труб для теплотехнического оборудования.

1. Концепция РАО «ЕЭС России» технической и организационно-экономической политики в области теплофикации и централизованного теплоснабжения / А.П. Берсенев, В.А. Малафеев, Г.Г. Ольховский и др. -М.:ВТИ, 1997.-44 с.

2. Малафеев В.А, Кудрявый В.В. Проблемы централизованного теплоснабжения в России // Мировая электроэнергетика. 1995. - №3. -С. 19-23.

3. Басин A.C. Общие и региональные проблемы надежности теплообеспе-чения населения в городах // Известия вузов. Строительство. 1999.- №7. С. 122-127.

4. Надежность систем энергетики и их оборудования: Справочное издание. Т.4: Надежность систем теплоснабжения / Е.В. Сеннова, A.B. Смирнов, A.A. Ионин и др. Новосибирск: Наука, 2000. - 351 с.

5. Чапаев Д.Б., Толстоухов В.И., Басин A.C. Состояние и проблемы систем теплоснабжения Новокузнецка // Труды НГАСУ: Т.2. 2001. - №2.- С. 73-80.

6. Антикайн П. А. Обеспечение надежной эксплуатации паропроводов тепловых электростанций // Теплоэнергетика. 2000. - №4. - С. 2-5.

7. Бухин В. Е. Предварительно изолированные трубопроводы для систем централизованного теплоснабжения // Теплоэнергетика. 2002. - №4. -С. 24-29.

8. Адрианов Д.Е., Штыков P.A. Экономия энергии путем управления тепловыми сетями на промышленном предприятии // Промышленная энергетика. 2003. - №6. - С. 2-5.

9. Шишкин A.B. Определение потерь тепла в сетях централизованного теплоснабжения // Теплоэнергетика. 2003. - №9. - С. 68-74.

10. Балуев Е.Д. Перспективы развития централизованного теплоснабжения // Теплоэнергетика. 2001. - № 11. - С. 50 - 54.

11. Иванов В.В., Малахов Д.В. Качественное прогнозирование состояния участков тепловых сетей // Четвертая Российская национальная конференция по теплообмену: Т.7. М.: МЭИ, 2006. - С. 226-229.

12. Иванов В.В., ШкребкоС.В. Моделирование тепловых процессов подземных бесканальных теплотрасс // Вторая Российская национальная конференция по теплообмену: Т.7. М.: МЭИ, 1998. - С. 106-108.

13. Шавандрин А.М., Соломатин В.П., Гладинова Г.И. К вопросу определения тепловых потерь в действующих тепловых сетях // Изв. вузов. Энергетика. 1989. -№5. - С. 70-73.

14. Состояние тепловой изоляции на электростанциях ОАО РАО «ЕЭС России» / Ю.И. Кириллов, М.А. Мотлохов, А.М. Бычков, М.Г. Звонарев // Энергетик. 2005. - №11. - С. 2-5.

15. Половников В.Ю. Математическое моделирование тепловых режимов теплотрубопроводов в условиях увлажнения изоляции: Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Томск: ТПУ, 2006. - 138 с.

16. Типовая инструкция по защите тепловых сетей от наружной коррозии: РД 34.20.518-95. -М.: СПО ОРГРЭС, 1997. 62 с.

17. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: РД 34.20.501-95. -М: СПО ОРГРЭС, 1996. 159 с.

18. Антикайн П.А. Коррозия металлов. М.: Энергия, 1977. - 112 с.

19. Карпов Л.П. К вопросу неожиданных разрушений стальных деталей //Металловедение и термическая обработка металлов. 1998. - №3. -С. 31-34.

20. Потак Я.М. Хрупкие разрушения стали и стальных деталей. М.: Обо-ронгиз, 1955.-389 с.

21. Акользин П.А., Гуляев В.Н. Коррозионное растрескивание аустенитных сталей. М. -JL: Госэнергоиздат, 1963. - 271 с.

22. Логан Х.Л. Коррозия металлов под напряжением / Пер с англ. М.: Металлургия. 1970. - 340 с.

23. Дули Р.Б. Значение защитной окисной пленки для предотвращений повреждений котельных труб на тепловых электростанциях: Автореф. дисс. на соискание ученой степени докт. техн. наук. М.: Исследовательский институт электроэнергетики США-МЭИ, 1996. - 43 с.

24. Смыков В.Б. Коррозионные проблемы эксплуатации парогенераторов ЯЭУ: Обзор / ФЭИ-0202. М.:ЦНИИ атоминформ, 1985. - 61 с.

25. Богоявленский В.П. Коррозия сталей на АЭС с водным теплоносителем. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с.

26. Нейман П.Д., Грисс Дж.К. Коррозия конструктивных материалов водо-охлаждаемых реакторов / Пер. с англ. Под ред. В.П. Погодина. М.: Атомиздат, 1965. - 170 с.

27. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

28. Гофман Ю.М. Оценка работоспособности металла энергооборудования ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 136 с.

29. Металлография железа / Пер. с англ. В.П. Калинина, H.A. Зоидзе, Н.В. Чаргеишвили / Под ред. Ф.Н. Тавадзе. Т.И: Структура сталей.- М.: Металлургия, 1972. 478 с.

30. Герасимов В.В., Касперович А.И., Мартынова О.И. Водный режим атомных электростанций. М.: Атомиздат, 1976. - 400 с.

31. Одинг И.А., Фридман З.Г. Роль поверхностных слоев при длительном разрушении металлов в условиях ползучести // Заводская лаборатория.- 1959. №3. - T.XXV. - С. 329-332.

32. ВайнманА.Б., Мартынова О.И., Новгородцева Л.Б. Исследование механизма образования трещин в литых корпусах паровых турбин высокого давления // Теплоэнергетика. 1998. - №8. - С. 45-50.

33. Иванов С.С., Савченкова В.В. Влияние способа создания трещины на результаты испытаний при коррозионном растрескивании // Заводская лаборатория. 1994. - №3. - С. 47-48.

34. Кузнецова Т.С., Чернышова Т.А., Мякишева С.У. Сопротивление сварных соединений хромомарганцевоникелевых сталей охрупчиванию при повышенных температурах // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. - №5. - С. 21-23.

35. Миллер К. Ж. Усталость металлов прошлое, настоящее и будущее // Заводская лаборатория. - 1994. - №3. - С. 31-44.

36. Текстурный контроль на базе двухкоординатного детектора / А.И. Кекало, Н.Ю. Паппе, С.Г. Хаютин и др. // Заводская лаборатория.- 1993.-№11.-С. 35-37.

37. Ильина В.П., Троицкая В.А. Влияние структурного состояния на склонность к коррозионному растрескиванию стали 38Х5МСФА // Металловедение и термическая обработка металлов. 1994. - №1.- С. 20-22.

38. Влияние локальных микропластических деформаций на коррозионное растрескивание стали 08Х18Н10Т / Л.Н. Москвин, А.А. Ефимов, Я.И. Шерман, Т.И. Федорова // Теплоэнергетика. 1987. - №7. -С.56-58.

39. Березина Т.Г. Структурный метод определения остаточного ресурса деталей длительно работающих паропроводов // Теплоэнергетика. 1986. -№3. - С. 53-56.

40. Штромберг Ю.Ю. Контроль металла на тепловых электростанциях // Теплоэнергетика. 1996. -№12. - С. 17-20.

41. Антикайн А. Длительная прочность металла долго работавшего паропровода как критерий эксплуатационной надежности // Теплоэнергетика. 1999. - №5. - С. 64-65.

42. Минц И., ВоронковаЕ. К вопросу о возможности временной эксплуатации поврежденных порами ползучести гибов паропроводов тепловых электростанций // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1998.-№8.-С. 21-25.

43. Станюкович А.В., Лапухина Н.С., Станюкович Б.А. Сопротивление росту трещин в металле необогреваемых гибов водоопускных труб // Теплоэнергетика. 1987. - №7. - С. 61-62.

44. Верещагин Ю.П., Гриневский В.В., Туляков Г.А. Роль структурного фактора при распространении трещин ползучести в перлитной стали // Теплоэнергетика. 1990. - №12. - С. 57-60.

45. Вайнман А.Б., Смиян О.Д. О механизме образования коррозионных трещин в металле паропроводов высокого давления // Теплоэнергетика.- 1993. №8. - С. 55-59.

46. PascaliR., BenvenutiA., WengerD. // Corrosion. 1984. Vol. 40, №5. -P. 21.

47. Briant G.L., Holl E.L. // Corrosion. 1987. - Vol. 43, №2. - P. 525.

48. Bruemmer S.M. //Corrosion. 1986. - Vol. 42, №1. - P. 27.

49. Влияние нагревов на коррозионную стойкость нержавеющей стали 12Х18Н10Т / Л.И. Шубадеева, O.K. Ревякина, Т.Б. Макарчук, Л .Я. Гур-вич // Защита металлов. 1996. - №2. - С. 133-138.

50. ЧигалВ. Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей. Л.: Химия, 1969. - 90 с.

51. Дитяшев Б.Д., Попов А.Б., Шмачков В.Г. Продление срока эксплуатации паропроводов // Теплоэнергетика. 2000. -№4. - С. 6-8.

52. Балаховская М.В., Девлятова Л.Н., Хусаинова H.A. О повышении надежности элементов тепломеханического оборудования из стали 12Х1МФ // Теплоэнергетика. 1981. - №3. - С. 49-51.

53. Балаховская М.В., Девлятова Л.Н. Кинетика превращения переохлажденного аустенита в стали 12Х1МФ // Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. - №6. - С. 68-70.

54. Ланская К.А., Доменская Л.А., Хотомлянский Г.Л. Образование аномальных структур в трубах из стали 12Х1МФ // Металловедение и термическая обработка металлов. 1971. - №7. - С. 19-23.

55. Астафьев A.A. Влияние размера зерна на свойства марганцовистой ау-стенитной стали 110 Г13Л // Металловедение и термическая обработка металлов. 1997. - №5. - С. 18-20.

56. Хромченко Ф.А., Лапа В.А. Влияние тепловых условий сварки на структуру и трещиностойкость сварных соединений паропроводов// Теплоэнергетика. 1989. - №11. - С. 40-43.

57. Злепко В.Ф., Меламед М.М., Швецова Т.А. Особенности длительного разрушения теплостойких сталей в условиях ползучести // Металловедение и термическая обработка металлов. 1980. - №12. - С. 32-34.

58. БотвинаЛ.Р., Опарина И.Б., Новикова О.В. Анализ процесса накопления повреждений на различных масштабных уровнях // Металловедение и термическая обработка металлов. 1997. - №4. - С. 17-22.

59. Сухотин A.M. Физическая химия пассивирующих пленок на железе. -Л.: Химия, 1989.-318 с.

60. Сандер A.A., Климов A.M., Рохлецова Т.Л. Адиабатный процесс коррозии однородного цилиндра во влажном воздухе // Известия вузов. Строительство. 1992. - №11-12. - С. 84-86.

61. Стрижевский И.В., Сурис М.А. Защита подземных теплопроводов от коррозии. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 344 с.

62. Нигматулин Б.И., СалтановМ.Г. Математическая модель эрозионно-коррозионного износа металла в потоке теплоносителя // Теплоэнергетика. 1992. - №2. - С. 60-65.

63. Сирота A.M., Латунии В.И. Экспериментальное исследование сталей 20 и 12Х1МФ в обессоленной воде весовым и электрохимическим методами // Теплоэнергетика. 1992. - №4. - С. 51-57.

64. Сирота A.M., Латунин В.Н. Исследование коррозии углеродистой стали в потоке обессоленной воды при температурах 100 и 150 °С с дозированием кислорода, хлористого натрия, уксуснокислых соединений и гумусов // Теплоэнергетика. 2002. - №4. - С. 47-50.

65. ТомаровГ.В., ШипковА.А. Моделирование физико-химических процессов эрозии-коррозии материалов в двухфазных потоках // Теплоэнергетика. 2002. - №7. - С. 7-17.

66. Санчес-Кальдера Л.Е., Гриффит П., Рабинович Е. Механизм коррози-онно-эрозионных повреждений паропроводов отборов на электростанциях // Современное машиностроение: Серия А. 1989. - №4. - С. 1-6.

67. КекР.Г., Гриффит П. Расчет эрозионно-коррозионного износа трубопроводов из малоуглеродистой стали, транспортирующих воду и влажный пар // Современное машиностроение: Серия А. 1991. - №5. -С. 41-48.

68. Металлография железа / Справ, изд. 4.2.: М.: Металлургия, 1972. - 240 с.

69. Теоретические основы теплотехники. Технический эксперимент: Справочник / Под ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 560 с.

70. РачевХ., СтефановаС. Справочник по коррозии: Пер. с болг. / Под. ред. Н.И. Исаева. М.: Мир, 1982. - 520 с.

71. Почуев В.Ф. Испытания труб промышленных и отопительных котлов для определения работоспособности рентгеновским методом: Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Томск: ТПУ. 2004. -135 с.

72. Металлография железа / Справ, изд. Ч.1.: М.: Металлургия, 2004. -135 с.

73. Гофман Ю.М., Лосев Л.Я. Порообразование в металле, работающем при повышенных температурах под напряжением // Металловедение и термическая обработка металлов. 1987. - №4. - С. 43—45.

74. Гофман Ю.М. Изменение структуры и свойств стали 20 при высоких температурах // Металловедение и термическая обработка металлов. -1971.-№11.-С. 63-65.

75. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов / B.C. Иванова, JI.K. Гордиенко, В.Н. Геминов и др. // — М.: Наука, 1965. 180 с.

76. Русаков A.A. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат, 1977. - 480 с.

77. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов ядерной техники: Справочник. М.: Атомиздат, 1968. - 484 с.

78. Любимова Л.Л. Оценка работоспособности труб поверхностей нагрева паровых котлов на основе температурной рентгенографии: Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Томск: ТПУ, 2003.-20 с.

79. Рентгенография в физическом металловедении. / Ю.А. Багаряцкий, Я.М. Головчинер, В.А. Ильина и др. М.: ГНМИ, - 1961. - 368 с.

80. Селиванов В.И., Смыслов Е.Ф. Простой метод расчета распределений микродеформаций и размеров кристаллитов при анализе уширения профилей рентгеновских линий. // Заводская лаборатория. 1993. - №6. -С. 36-38.

81. Антикайн П.А., Аронович М.С., Бакластов A.M. Рекуперативные теп-лообменные аппараты. М.-Л, Госэнергоиздат, 1962. - 230 с.

82. Продление срока службы резервуаров для жидкой двуокиси углерода /Методические указания РД 26.260.12-99 Волгоград: ВОПК «Волжский», 2000.-31 с.

83. Масленков С.Б., Масленкова Е.А. Стали и сплавы для высоких температур: Справ, изд. Кн. 1. М.: Металлургия, 1991. - 383 с.

84. Теория ползучести и длительной прочности металлов / И.А. Одинг, B.C. Иванова, В.В. Бурдукский, В.И. Геминов // М.: Гос. науч.-техн. изд-во по черной и цветной металлургии, 1959 - 487 с.

85. Рентгенодилатометрические температурные исследования стенки котельной трубы / A.C. Заворин, A.A. Макеев, А.И. Артамонцев и др.// Известия Томского политехнического университета. 2006. - Том 309. -№5. - С. 103-106.

86. Изменение внутренних напряжений в сечениях котельных труб при пластическом деформировании / Л.Л. Любимова, A.A. Ташлыков, A.A. Макеев, А.И. Артамонцев // Известия Томского политехнического университета. 2006. - Том 309. - №6. - С. 114-119.

87. Оценка погрешности измерений параметра кристаллической решеткистали 20

88. Обработка экспериментальных результатов для стали 20 произведена методом наименьших квадратов и, с целью снижения трудоемкости расчетов, погрешность измерений устанавливалась следующим образом.

89. Проведено подряд 3 рентгеносъемки в идентичных условиях эксперимента, в результате чего получено три значения параметра кристаллической решетки аь а2, аз и вычислено среднее арифметическое значение из трех измерений аср.

90. Погрешность однократного измерения оценивается среднеквадрати-ческим отклонением от среднего арифметического: (а-Зср)2 п(п-1) •

91. Результаты трехкратных измерений представлены в табл. П1.1 .П1.3.