автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.10, диссертация на тему:Совершенствование технологии оценки ресурса сварных барабанов котлов с применением акустических и магнитных методов



Абабков Николай Викторович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЦЕНКИ РЕСУРСА СВАРНЫХ БАРАБАНОВ КОТЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ АКУСТИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ МЕТОДОВ

Специальность: 05.02.10 - Сварка, родственные процессы и технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 НОЯ 2011

Барнаул-2011

005002623

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» им. Т.Ф. Горбачева (ФГБОУ ВПО КузГТУ). Кафедра «Технология машиностроения»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смирнов Александр Николаевич

доктор технических наук, профессор Шгенников Василий Сергеевич

Ведущее предприятие

кандидат технических наук, старшин

научный сотрудник

Пинаев Владимир Георгиевич

ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Институт неразрушающего контроля (НИ ТПУ ИНК)

Защита состоится «09» декабря 2011 г. в 10— на заседании диссертационного совета Д 212.004.01 при ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» (АлтГТУ) по адресу: 656038, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 46

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Отзывы в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью организации, просьба направлять по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46; факс (3852) 290-765; e-mail: yuoshevtsov@mail.ru.

Автореферат разослан «¿2/» ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета { у ' Ю.О. Шевцов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В процессе длительной эксплуатации сварных барабанов котлов возникает ряд проблем, которые могут привести и приводят к аварийным ситуациям на электростанциях. В первую очередь это связано с тем, что в процессе длительной эксплуатации под воздействием конструкционно-технологических и эксплуатационных факторов риска основной металл и сварные соединения барабанов котлов работают в сложнонапряженных условиях, требующих повышенного внимания к оценке ресурса и к качеству выполнения ре-монтно-восстановительных работ. Кроме того, большая часть парка барабанов (85-90%) выработала свой ресурс и нуждается в полной замене. Однако современное состояние экономики в тепловой энергетике не позволяет своевременно проводить замену устаревшего оборудования.

В настоящее время оценка работоспособности барабанов котлов осуществляется преимущественно при помощи расчетных алгоритмов, которые не учитывают изменение структуры длительно работающего металла, а также процессы зарождения и накопления структурной поврежденности. Весьма актуальной становится задача совершенствования методов оценки ресурса длительно работающего основного металла, сварных соединений и наплавок после ремонтов барабанов котлов высокого давления на основе применения неразрушающих методов контроля. Все более широкое распространение получает концепция, основанная на «прогнозировании и предупреждении» вместо используемой концепции «обнаружение и устранение».

Методы неразрушающего контроля, применяемые в настоящее время, используются в основном для обнаружения существующих дефектов и не позволяют, в необходимой мере, определять степень изменения структуры основного и наплавленного металла в процессе длительной эксплуатации. В этом отношении перспективны акустические и магнитные методы. Измеряемые характеристики, такие как время задержки поверхностных акустических волн и интенсивность магнитного шума, чувствительны к изменениям структуры длительно работающего металла и зарождению микроповреждений, а также имеют связь с механическими свойствами материалов.

Цель работы - повышение эффективности оценки ресурса барабанов котлов высокого давления на основе раскрытия закономерностей изменения акустических и магнитных характеристик основного и наплавленного металла как результата трансформации структуры при сварке и после длительной эксплуатации.

Основная идея работы заключается в выявлении и использовании связей между структурным состоянием, локальными полями внутренних напряжений и акустическими и магнитными характеристиками для совершенствования технологии оценки ресурса барабанов котлов высокого давления.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Оценить с современных позиций характерные механизмы повреждений и существующие методы оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления.

2. Разработать функциональную модель обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления.

3. Разработать методики проведения экспериментальных исследований по оценке ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления с применением акустических и магнитных методов.

4. Исследовать влияние изменения микроструктуры и локальных полей внутренних напряжений в длительно работающем основном и наплавленном металле барабанов котлов на акустические и магнитные характеристики.

5. Разработать акустический и магнитный критерии оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов и практические рекомендации по использованию разработанных критериев, апробировать их в промышленности.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработана функциональная модель обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления, представленная в виде информационной системы знаний и закономерностей, позволяющая оценивать ресурс исследуемого длительно работающего основного и наплавленного металла на основе проведения мероприятий по изучению микроструктуры и учитывающая комплекс физико-механических, акустических и магнитных характеристик.

2. Выявлены источники локальных полей внутренних напряжений в специальной молибденовой стали. Установлено влияние структурных изменений на акустические и магнитные характеристики в длительно работающем основном и наплавленном металле барабанов котлов.

3. Установлено, что с возрастанием локальных полей внутренних напряжений происходит рост значений времени задержки поверхностных акустических волн и микротвердости, уменьшение значений интенсивности магнитного шума вблизи трещин в длительно работающем основном металле барабанов, изготовленных из специальной молибденовой стали и в зоне термического влияния наплавки после ремонта трещин.

4. Показано, что термическая обработка, проведенная после ремонта сваркой перлитными электродами дефектных участков барабанов котлов высокого давления при температуре 650 °С, снизила уровень локальных полей внутренних напряжений в четыре раза в зоне линии сплавления.

Практическая ценность результатов работы:

1. Разработаны акустический и магнитный критерии оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления, которые применены при оценке состояния длительно работающего металла барабанов котлов №1,2 ОАО Южно-Кузбасская ГРЭС до и после ремонта сваркой.

2. Разработаны практические рекомендации по оценке ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления, изготовленных из специальной молибденовой стали, стали 22К и 16ГНМ, которые нашли применение на ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС», ОАО «Инженерно-аналитический центр «Кузбасстехэнерго», ООО «Кузбасский инженерно-консультационный диагностический центр «Надежность» и ООО «Кузбасский РИКЦ».

Достоверность результатов исследований

Результаты работы получены на основе базовой общенаучной методологии, структурного моделирования и синтеза, статистического и компьютерного моделирования и метода конечных элементов, что в целом обеспечило корректность постановки и решения задач. Сформулированные научные положения, результаты работы и выводы согласуются с общими представлениями теории акустоупругости, эффекта Баркгаузена и результатами исследований ведущих ученых и специалистов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Функциональная модель обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления.

2. Результаты исследований структуры, локальных полей внутренних напряжений и микротвердости длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления, изготовленных из специальной молибденовой стали.

3. Закономерности изменения времени задержки поверхностных акустических волн, интенсивности магнитного шума и микротвердости в зависимости от микроструктуры и локальных полей внутренних напряжений.

4. Акустический и магнитный критерии оценки ресурса длительно работающего и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления и практические рекомендации по использованию разработанных критериев в промышленности.

Реализация результатов работы.

Результаты научных исследований апробированы и внедрены в виде практических рекомендаций с суммарным годовым экономическим эффектом около 300 ООО рублей в условиях ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС», ОАО «Инженерно-аналитический центр «Кузбасстехэнерго», ООО «Кузбасский инженерно-консультационный диагностический центр «Надежность» и ООО «Кузбасский РИКЦ».

Результаты исследований включены в рабочие программы учебных дисциплин «Теоретические основы диагностики», «Контроль качества сварных соединений», «Остаточные напряжения и деформации при сварке» для бакалавров, обучающихся по направлению 150700 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства» (ТС).

Личный вклад автора заключается:

1. В разработке функциональной модели обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления и использовании ее для оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов.

2. В установлении закономерностей изменения времени задержки поверхностных акустических волн, интенсивности магнитного шума и микротвердости в зависимости от величины локальных полей внутренних напряжений в длительно работающем основном и наплавленном металле барабанов котлов высокого давления.

3. В разработке акустического и магнитного критериев и практических рекомендаций по оценке ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления с применением акустических и магнитных методов.

4. Участие в разработке технологии восстановительного ремонта барабана котла высокого давления №2 (котел ПК-10) на ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС».

Апробация работы

Основные научные положения докладывались на Российских и международных конференциях: 53-й научно-практической конференции КузГТУ, Кемерово, 2008 г.; IV Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения», Томск, 2008 г. 1, II и П1 Всероссийской научно-практических конференциях «Россия молодая» КузГТУ, Кемерово, (2009-2011 гг.); VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии и экономика в машиностроении», г. Юрга, 2009 г.; Международной научно-практической конференции «Инженерия поверхностного слоя деталей машин» КузГТУ, Кемерово, 2009 г.; II и III Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы машиностроения» г. Самара, 2010 и 2011 г.; 11-ой Международной научно-практической конференции «Инженерия поверхностного слоя деталей машин» БИТУ, Минск, 2010 г.; I и II Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и экономика в машиностроении», г. Юрга, 2010 и 2011 г.; 1-ой Международной научно-практической конференции «Инновации в машиностроении» г. Бийск, 2010 г.; Международной научно-практической конференции «Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки» БИТУ, Минск, 2011 г.; Всероссийской конференции с международным участием «Жизненный цикл конструкционных материалов», г. Иркутск, 2011 г.; П-ой Международной научно-практической конференции «Инновации в машиностроении» г. Кемерово, 2011 г.

Комплексные исследования проводились в рамках грантов Министерства образования и науки РФ по проектам «Диагностирование наноструктурированного состояния основного металла и сварных соединений технических устройств опасных производственных объектов для предотвращения техногенных катастроф» (ГК № 02.740.11.0033 от 15 июня 2009 г.), «Формирование и трансформация наноструктур-ного состояния поверхностного слоя при комбинированной упрочняющей обработке и эксплуатации ответственных деталей машин» (ГК №П342 от 28 июля 2009 г.), «Инженерия поверхностного слоя на стадиях жизненного цикла ответственных деталей машин» (ГК № 02.740.11.5049 от 20 июля 2009 г.) Федеральной Целевой Программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., и по проекту «Научные основы технологического наследования наноразмерной дефектной структуры поверхностного слоя в процессах комбинированной упрочняющей обработки, эксплуатации и восстановления ответственных деталей машин» Аналитической Ведомственной Целевой Программы «Научный потенциал Высшей Школы» в 2009-2011 гг., а также в рамках гранта по программе «У.М.Н.И.К.», тема проекта: «Разработка способа оценки остаточного ресурса металла барабана котла высокого давления с применением критерия степени поврежденности металла».

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 23 научных трудах (из которых 8 - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ).

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы из 182 наименований и 3 приложений. Работа содержит 215 страниц, в том числе 135 страницы основного текста, 77 рисунков, 11 таблиц и приложения на 60 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определен объект исследований, приведены цель, идея и задачи исследования. Изложены методы и оборудование, обеспечивающее достоверность исследований, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе подробно описано современное состояние парка барабанов котлов высокого давления. При анализе отечественных и зарубежных литературных источников по заявленной проблематике выявлено, что значительное количество барабанов выработало свой парковый ресурс и нуждается в современных методах оценки ресурса. При этом установлено, что наиболее часто разрушение рассматриваемых технических устройств происходит по коррозионно-термическому механизму, а из факторов, которые чаще всего приводят к разрушению можно выделить конструкционно-технологические и эксплуатационные. Кроме того установлено, что изменение микроструктуры, накопление структурной поврежденно-сти, образование и развитие микротрещин в барабанах котлов при длительной эксплуатации происходит в первую очередь в поверхностных слоях. Показано, что те методы неразрушагощего контроля, которые используются в настоящее время, не позволяют, в необходимой мере, определять степень изменения структуры основного и наплавленного металла барабанов котлов в процессе длительной эксплуатации. Установлено, что в этом отношении перспективны акустические и магнитные методы. Измеряемые характеристики, такие как время задержки поверхностных акустических волн и интенсивность магнитного шума, чувствительны к изменениям структуры длительно работающего металла, а также имеют связь с механическими свойствами материалов.

Другим важнейшим достоинством этих методов является возможность контроля поверхностных несовершенств в материалах. Как известно, накопление мик-роповрежденности, образование эксплуатационных микро- и макродефектов наблюдается чаще в поверхностных слоях, поэтому применение современных спектрально-акустического и магнитошумового методов приведет не только к их выявлению, но и к возможности оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления.

Вопросам обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления, оценки структурного состояния и ресурса, а также возможности применения акустических и магнитных методов посвящены работы ряда ведущих ученых и специалистов: Агиней Р.В., Аксельрод М.А., Алешина Н.П., Антикайн П.А., Ба-кунова A.C., Балаховской М.Б., Балашова Ю.В, Горкунова Э.С., Готальского Ю.Н., Гофман Ю.М., Гринь Е.А., Должанского П.Р., Дульнева P.A., Земзина В. Н., Иванова В.И., Клюева В.В., Козлова Э.В., Коневой H.A., Лифшица Л. С., Муравьева В.В., Поповой H.A., Смирнова А.Н., Тулякова Г.А., Углова А. Л., Урюпиной Е.И., Хром-ченко Ф. А., Шрон Р.З., Щербинина В.Е. и др.

В результате анализа литературных источников выявлено, что существуют различия во взглядах разных исследователей в подходах к оценке ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов. Следовательно, необходимо провести комплекс мероприятий по систематизации информации о спектрально-акустическом и магнитошумовом методах, аналитиче-

ских и экспериментальных исследованиях по выявлению связей между микроструктурой и акустическими и магнитными характеристиками.

Во второй главе описана функциональная модель обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления и методики экспериментальных исследований с применением акустических и магнитных методов для оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов.

Функциональная модель разработана на основе ранее предложенной проф. Смирновым А.Н. модели управления безопасной эксплуатации технических устройств опасных производственных объектов. Модель представляет собой систему знаний и закономерностей, позволяющую целенаправленно определять ресурс длительно работающего основного и наплавленного металла на основе выполнения процедур, учитывающих совокупность физико-механических, акустических и магнитных характеристик, а также условий эксплуатации барабанов котлов высокого давления.

Отличительная особенность разработанной модели заключается в постепенном введении все больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель. Декомпозиция модели до уровня стадий и этапов выполнения экспертизы и разработки акустического и магнитного критериев оценки ресурса длительно работающего и наплавленного металла барабанов котлов показана на рис. 1. В разработанной модели исходными данными для определения состояния длительно работающего основного и наплавленного металла по акустическим и магнитным характеристикам является совокупность используемых не-разрушающих методов контроля (КМ).

БД СМ

Рис. 1. Декомпозиция функциональной модели определения состояния длительно работающего основного и наплавленного металла по акустическим и магнитным характеристикам (декомпозиция блока А225)

Для определения состояния металла по акустическим и магнитным характеристикам необходимо обосновать выбор акустического и магнитного методов (блок А2251). Затем нужно измерить акустические и магнитные характеристики в длительно работающем основном и наплавленном металле барабана котла (блок А2251). Результаты измерений акустических, магнитных и физико-механических (ФМ) характеристик передаются по (ABl) в блок (А2253), где разрабатываются модели взаимосвязи измеренных параметров. Математические модели (М) связаны с блоком (А2254) для разработки акустического и магнитного критериев оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабана котла (АК). Процесс измерения акустических и магнитных характеристик (АИ) осуществляется под управляющим воздействием физико-химических явлений (ФЯ), произошедших в исследуемом металле за определенный период наработки, а также нормативной и технической документации (НД, ТД).

Показано, что между разными блоками разработанной модели имеют место связи, требующие специальных исследований. В работе выполнено подробное исследование этих связей. Разработанная функциональная модель обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления дает представление о существующем и предлагаемом в настоящей работе подходах к оценке ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления.

Для подтверждения гипотезы о закономерностях изменения акустических и магнитных характеристик в зависимости от структурного состояния (локальных полей внутренних напряжений) длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов был проведен комплекс исследований.

Изучали основной и наплавленный металл барабанов пяти котлов ЮжноКузбасской ГРЭС, трех котлов Томь-Усинской ГРЭС, двух котлов Новокемеровской ТЭЦ и Кемеровской ГРЭС (в каждом барабане изучали кольцевые швы, основной металл и 36 мостиков между отверстиями водоопускных труб). Барабаны изготовлены из специальной молибденовой стали, стали 22К и 16ГНМ. Срок эксплуатации котлов составлял от 200 до 350 тыс. часов. Для детального исследования были выполнены вырезки поврежденного металла с трещинами из мостиков между водоопускными отверстиями барабанов котлов высокого давления № 1, 2 ЮжноКузбасской ГРЭС после 320 и 350 тыс. часов эксплуатации соответственно.

Для анализа состояния длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов были использованы неразрушающие методы контроля (ультразвуковая, магнитная и цветная дефектоскопия). Химический состав металла исследуемых образцов определяли в соответствии с ГОСТ 5639-82. Механические характеристики образцов длительно-работающего основного и наплавленного металла определяли по ГОСТ 6996-66. Характер микроструктуры и фазовое состояние исследовали методами оптической, просвечивающей, растровой и электронной микроскопии. Фазовый состав определяли методом рентгеноструктурного анализа. Время задержки поверхностных акустических волн измеряли спектрально-акустическим методом с помощью многофункциональной акустической системы «АСТРОН». Магнитные шумы фиксировали анализатором напряжений и структуры металлов «ИНТРОСКАН», основанном на эффекте Баркгаузена.

В металловедческих экспериментах была использована следующая аппаратура: для метода просвечивающей электронной микроскопии — электронный микроскоп ЭМ-125 при ускоряющем напряжении 125 кВ; для метода растровой электронной микроскопии - электронный микроскоп Tesla BS-301 при рабочих увеличениях 200-2000 крат и для метода рентгеноструктурного анализа - рентгеновский дифрактометр ДРОН-3 с использованием Cu-Кь рентгеновского излучения высокой интенсивности. Методами электронной микроскопии определялись следующие параметры: средний размер зерен, параметры кристаллической решетки, скалярная и избыточная плотность дислокаций, локальные поля внутренних напряжений.

При измерении акустических и магнитных характеристик исследуемая поверхность была поделена на участки в форме прямоугольников, затем регистрировали значения времени задержки поверхностных акустических волн и интенсивности магнитного шума. Для учета анизотропии акустических и магнитных характеристик датчик устанавливали как вдоль, так и поперек поверхности образцов, измерения выполняли в каждой точке не менее 12 раз. Полученные данные анализировались при помощи программной среды «Statistica».

В третьей главе детально описана структура и локальные поля внутренних напряжений в длительно работающем основном и наплавленном металле барабанов котлов, изготовленных из специальной молибденовой стали до и после ремонта сваркой.

Методами электронной микроскопии установлено, что в составе исследуемого материала (металл барабана котла до ремонта сваркой рядом с трещиной) выявлена а-фаза - феррит (твердый раствор углерода в a-Fe) и карбид железа (цементит Fe3C). Обе фазы слабо легированы. Морфологически присутствует три компонента: феррит, карбид железа и перлит, состоящий из смеси a-фазы и карбида железа. Обнаружены микротрещины на кромках разрыва и на расстоянии до 1,0 мм от берегов магистральной трещины (рис. 2). Максимальная плотность микротрещин находится на расстоянии до 0,2 мм от разрыва и достигает N~103 см"1. Микротрещины расположены, преимущественно: 1) по границам фрагментов, 2) перерезают карбидные частицы, 3) по границам зерен.

Рис. 2. Микротрещины (показаны стрелками) в длительно работающем основном металле барабанов котлов, специальная молибденовая сталь 10

В стали присутствует один тип карбидов - цементит РезС. Цементит, кроме перлита, присутствует в зернах феррита в двух состояниях. Во-первых, это частицы цементита, присутствующие по границам зерен феррита. Во-вторых, цементит находится внутри зерен феррита - ферритокарбидная смесь.

Исследованный металл имеет три типа субструктур: 1) сетчатая субструктура; 2) фрагментированная субструктура; 3) субструктура разрушения. Средний размер фрагментов вблизи зоны разрыва имеет минимальное значение (~2,5 мкм). Во всех остальных точках его величина почти в 2 раза выше и практически не меняется (рис. 3, кривая /).

Дислокационная структура в зоне разрушения представлена сетчатой субструктурой, изотропными и анизотропными фрагментами с сетчатой структурой. Объемные доли их практически равны. Исключение составляет участок на расстоянии 1,0 мм от трещины. Наивысшие значения скалярной плотности дислокаций, как и микротвердости, определены вблизи зоны разрыва (рис. 3, кривые 2 и 4).

Определены источники локальных полей внутренних напряжений. Это крупные частицы цементита по границам и в стыках зерен; карбиды по границам фрагментов; несовместность деформаций по границам зерен и фрагментов.

1 0,2 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 X, мм

Зона —•--<1, мкм —о—- т»10"',МПа

разрыва —й--р*Ю"10, см2—□—-Ну,ГПа

Рис. 3. Изменение структурных характеристик специальной молибденовой стали по мере удаления от макротрещины: среднего размера фрагментов (/); скалярной плотности дислокаций средней по материалу (2); локальных полей внутренних напряжений, измеренных методом просвечивающей электронной микроскопии (3); микротвердости (4)

Значения локальных полей внутренних напряжений рядом с разрывом весьма велики (рис. 3, кривая 5) и достигают 900 МПа. Из чего следует, что источники локальных полей внутренних напряжений могли стать причиной зарождения микротрещин. Видно (рис. 3), что величина локальных полей внутренних напряжений максимальна на расстоянии 1,0 мм от кромок разрыва, т.е. там, где многие характеристики тонкой структуры имеют отличительные особенности от остальных участков исследованного металла.

После ремонта сваркой дефектного участка барабана перлитными электродами по специальной технологии микротрещины в основном и наплавленном металле, а также в ЗТВ не обнаружены. Значение локальных полей внутренних напряжений на участке рядом с линией сплавления достигает 400-500 МПа. Это

11

моментные локальные поля внутренних напряжений и они не обязательно могут привести к образованию микротрещин в процессе эксплуатации барабана. Значение микротвердости на этом же участке составляет 1,081 ГПа. По мере удаления от линии сплавления в ЗТВ и в основной металл, а также в наплавку - значение локальных полей внутренних напряжений уменьшается и достигает 200-300 МПа. Значение микротвердости так же постепенно уменьшается до 0,76 ГПа при удалении от линии сплавления. Восстановительная термическая обработка, проведенная после ремонта (при 650 °С), снизила уровень локальных полей внутренних напряжений в ЗТВ в четыре раза до 120 МПа.

В четвертой главе описаны результаты исследования закономерностей изменения акустических и магнитных характеристик в зависимости от микроструктуры и разработанные акустический и магнитный критерии оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления. Ранее, методом просвечивающей электронной микроскопии установлено, что вблизи берегов трещины произошли кардинальные изменения микроструктуры (рис. 4, а). Поэтому при анализе результатов, полученных спектрально-акустическим и магнитошумовым методами, особое внимание было уделено именно этим зонам (рис. 4).

Установлено, что наибольшее время задержки импульсов поверхностных акустических волн (до 150 не) (рис. 4, б, кривая 2) и наименьшее значение интенсивности магнитного шума (снижение на 140 единиц) наблюдается на участке образца вблизи зоны разрыва (рис. 4, б, кривая 3).

/ Трещина, Обечайка

Сварной шов

ЩтуЦ?Р-

г-

0,2 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Х,мм

а)

AR, не 150 100 50

Дрещина. Обечайка

Сварной шов

Шдаер.

7

У с ■ 1 ■

ДММ, б/в 150

100

50

0,2 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Х,мм —О--AR, не —О--ДМЫ1, б/в

б)

Рис. 4. Схема образца с повреждением и с указанием зон, где проводились измерения: а - размера зерна {й, мкм) при перемещении по образцу в направлении от зоны трещины к основному металлу (X); б - времени задержки поверхностных акустических волн (/) и интенсивности магнитного шума (2) относительно сечения образца 12

Результаты исследований свидетельствуют о высокой чувствительности спектрально-акустического и магнитошумового методов к изменению микроструктуры. Зависимость между изменениями времени задержки поверхностных акустических волн (рис. 5, кривая 5), микротвердости (рис, 5, кривая 2), интенсивности магнитного шума (рис. 5, кривая 4) и величиной локальных полей внутренних напряжений (рис. 5, кривая 1) свидетельствует о том, что структурная трансформация играет важную роль в изменении акустических и магнитных характеристик.

Рис. 5. Изменение величины локальных полей внутренних напряжений, измеренных методом просвечивающей электронной микроскопии (/), микротвердости (2), времени задержки поверхностных акустических волн (3) и интенсивности магнитного шума (4) в специальной молибденовой стали по мере удаления от центра шва к основному металлу

Накопление структурной поврежденности в длительно работающем основном и наплавленном металле связано, преимущественно, с условиями эксплуатации барабанов котлов. Для учета влияния всех факторов, приводящих к накоплению поврежденности, при оценке структурного состояния длительно работающего основного и наплавленного металла, необходимо определить величину интегральной поврежденности. Время задержки поверхностных акустических волн и интенсивность магнитного шума, являясь чувствительными характеристиками к изменению микроструктуры, могут применяться для определения величины интегральной поврежденности.

На основе измерений времени задержки поверхностных акустических волн и интенсивности магнитного шума были разработаны критерии оценки ресурса ос-

новного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления и /<"<,) в относительных единицах, которые выражаются формулами:

1. Акустический критерий:

К=г-к-с\ (1)

где Кс - коэффициент, учитывающий анизотропию акустических характеристик и выражается формулой:

к

Кс~Щ' (2)

у - коэффициент, учитывающий изменение величины локальных полей внутренних напряжений в исследуемом металле и выражается формулой:

-г

г = ——=-, (3)

^вн

где г - величина локальных полей внутренних напряжений в исследуемом металле до ремонта, т„ - величина локальных полей внутренних напряжений в исследуемом металле после ремонта.

В формуле (2) АЛ, и АЯ2 - анизотропия времени задержки поверхностных акустических волн в металле после ремонта и в длительно работающем металле до ремонта соответственно. Данные величины рассчитываются как:

Дй, =|м,"ср"-Д/г,мр| М2=|ДЛ2"£РЛ-ДЛГР|. (4)

>

2. Магнитный критерий:

^ (5)

гм г Лм > 4 '

где Км - коэффициент, учитывающий анизотропию магнитных характеристик и выражается формулой:

_ ЛМЛ7,

Км~ШГ2> (6)

у - коэффициент, учитывающий изменение величины локальных полей внутренних напряжений в исследуемом металле и выражается формулой (5).

В формуле (6) ДМЛ^ и ДЛЙУ/з - анизотропия интенсивности магнитного шума в металле после ремонта и в длительно работающем металле до ремонта соответственно. Данные величины рассчитываются как:

ЛШ/,=

дмГ-дшГ

, ДМДГ/2 = ДМУ/2 -ДММг . (7)

Экспериментально установлено, что при значении коэффициента, учитывающего изменение величины локальных полей внутренних напряжений в исследуемом металле у>0,13, металл находится в критическом состоянии, при этом Кс должен находиться в пределах 0,64< Кс< 1, а Км должен находиться в пределах 0< Км<0,5. Расчеты ^ и показали, что при /^>0,22 и при /7Л|>0,27, исследуемый металл барабана котла находится в стадии предразрушения (рис. 6).

Рис. 6. Связь спектрально-акустического ^с (а) магнитошумового ^ (б) критериев оценки ресурса металла с изменением величины локальных полей внутренних напряжений (<г>)

Использование разработанных критериев дало возможность без длительных испытаний проводить оценку ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления. Результаты исследований металла спектрально-акустическим и магнитошумовым методами легли в основу практических рекомендаций по оценке ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления.

Практические рекомендации, а также акустический и магнитный критерии оценки ресурса основного и наплавленного металла барабанов котлов нашли применение при техническом диагностировании металла зон водоопускных отверстий и сварных соединений больших барабанов котлов высокого давления, изготовлен-

ных из специальной молибденовой стали, сталей 22К и 16ГНМ на ОАО «ЮжноКузбасская ГРЭС» и на Новокемеровской ТЭЦ совместно с ОАО «Инженерно-аналитический центр «Кузбасстехэнерго». Разработанные практические рекомендации по применению акустического и магнитного методов оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления были апробированы на ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС», что позволило получить суммарный годовой экономический эффект около 300 тыс. руб.

Основные результаты и выводы:

1. Оценены характерные механизмы повреждений и существующие методы оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления. Разработана функциональная модель обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления, изготовленных из специальной молибденовой стали, сталей 22К и 16ГНМ, представленная в виде информационной системы знаний и закономерностей, позволяющая оценивать ресурс исследуемого длительно работающего основного и наплавленного металла на основе проведения мероприятий по изучению микроструктуры и учитывающая комплекс физико-механических, акустических и магнитных характеристик,

2. Разработаны методики экспериментальных исследований для оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления с применением современных спектрально-акустического и магнитошумового методов контроля и учетом анизотропии акустических и магнитных характеристик.

3. Выполнена оценка величины локальных полей внутренних напряжений в образцах поврежденного длительно работающего основного металла барабанов котлов высокого давления, которая составляет рядом с зоной разрыва на расстоянии 1,0 мм от трещины свыше 900 МПа и снижается до 280- МПа по мере удаления от берегов трещины на расстояние 5 мм. Электронно-микроскопические исследования показали, что для специальной молибденовой стали источниками локальных полей внутренних напряжений являются: крупные частицы цементита по границам и в стыках зерен; карбиды по границам фрагментов; несовместность деформаций по границам зерен и фрагментов.

4. Установлено, что величина локальных полей внутренних напряжений после ремонта сваркой перлитными электродами дефектных участков барабанов котлов высокого давления на участке рядом с линией сплавления достигает 400500 МПа. По мере удаления от линии сплавления в ЗТВ и в основной металл, а также в наплавку, значение локальных полей внутренних напряжений уменьшается и достигает 200-300 МПа, Показано, что термическая обработка, проведенная при температуре 650° С, снизила уровень локальных полей внутренних напряжений в четыре раза, до 120 МПа рядом с линией сплавления.

5. Установлено, что увеличение локальных полей внутренних напряжений в длительно работающей специальной молибденовой стали до 900 МПа (в зоне трещин) приводит к возрастанию величины времени задержки поверхностных акустических волн (до 160 не) и уменьшению величины интенсивности магнитного шума (на 150 единиц). Определено, что для наплавленного металла при значении локаль-

ных полей внутренних напряжений вблизи линии сплавления 400-500 МПа, величина времени задержки поверхностных акустических волн возрастает до 90 не, а величина интенсивности магнитного шума уменьшается на 85 единиц по сравнению с основным металлом.

6. Разработаны акустический Fc=y■ Кс] и магнитный FM = у- K 'J критерии оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла сварных барабанов котлов. Установлено, что при значении коэффициента, учитывающего изменения величины локальных полей внутренних напряжений в исследуемом металле у>0,13, металл находится в критическом состоянии, при этом Кс должен находиться в пределах 0,64< Кс< 1, а Км должен находиться в пределах 0< К^0,5. Расчеты Fc и FM показали, что при Fc>0,22 и при FM>0,27, исследуемый металл барабана котла находиться в стадии предразрушения.

7. Усовершенствованная технология оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла сварных барабанов котлов, представленная в виде практических рекомендаций и критериев (акустического и магнитного), апробирована и внедрена при исследовании металла зон водоопускных отверстий больших барабанов котлов высокого давления №1, 2 на ОАО «ЮжноКузбасская ГРЭС», что позволило получить суммарный годовой экономический эффект около 300 тыс. руб.

Основные результаты работы отражены в 23 работах, наиболее значимыми нз которых являются:

Ведущие рецензируемые научные журналы и издания:

1. Смирнов, А. Н. Локальные поля внутренних напряжений в сварных соединениях, спектрально-акустический метод их выявления и синергетический подход к материаловедению / А. 11. Смирнов, С. В. Фольмер, II. В. Абабков // Вести. КузГТУ. 2009.-№3. - С.28-38.

2. Смирнов, А. II. Анализ проблем, связанных с безопасной эксплуатацией элементов энергетического машиностроения / А. Н. Смирнов, Н. В. Абабков // Вестн. КузГТУ. 2010. - №2. - С.12-17.

3. Смирнов, А. Н. Комплексный подход к оценке работоспособности элементов энергетического оборудования / А. Н. Смирнов, Н. В. Абабков // Извест. Сам. науч. центра РАН. 2010. -Т. 12, №1 (2). -С.520-524.

4. Смирнов, А. Н. Современное методическое обеспечение для оценки состояния металла потенциально опасного оборудования. Часть 1. Микроскопия и рештенострукгурный анализ /

A. Н. Смирнов, Э. В. Козлов, Н. В. Абабков и др. // Вестн. КузГТУ. 2010. - №4. - С.62-68.

5. Абабков, Н. В. Современное методическое обеспечение для оценки состояния металла потенциально опасного оборудования. Часть 2. Спектрально-акустический метод контроля / Н. В. Абабков, А. В. Бенедиктов, А. Н. Смирнов и др. // Вестн. КузГТУ. 2010. № 5. - С. 101-106.

6. Абабков, Н. В. Оценка состояния наплавленного металла барабана котла высокого давления по коэрцитивной силе металла / Н. В. Абабков, А. Н. Смирнов, А.И. Копытов и др. // Вестн. КузГТУ. 2011. № 2. - С. 57-60.

7. Смирнов, А. Н. Исследование структуры и свойств металла барабана котла высокого давления после ремонтной наплавки / А. Н. Смирнов, Э. В. Козлов, H.A. Конева, H.A. Попова,

B.Л. Князьков, Н. В. Абабков // Извест. Сам. науч. центра РАН. 2010. - Т. 13, №1 (2). - С.492-496.

8. Смирнов, А. Н. Микроструктура, акустические характеристики и поля внутренних напряжений в поврежденном металле барабана котла ПК-10 до и после ремонта сваркой / Смирнов А. Н., Козлов Э. В., Конева Н. А., Князьков В.Л., Абабков Н.В., Попова H.A. // Сварка и диагностика. 2011. №3. - С. 39-42.

Другие издания:

1. Абабков, Н.ВЛрименение спектрально-акустического метода контроля для оценки напряженно-деформированного состояния металла элементов энергетического и металлургического производства / Сб. труд, по результатам I Всероссийской, 54 конференции «Россия молодая», ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2009. - С. 24-30.

2. Фольмер, С. В. Применение спектрально-акустического метода для выявления мест локальных напряжений в металлоконструкциях работающих на объектах подконтрольных Рос-технадзору / С. В. Фольмер, Н. В. Абабков, А. Н. Безруков // труды VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии и экономика в машиностроении» - Томск: Издательство ТПУ, 2009. - С.27-30.

3. Смирнов, А. Н. Длительная прочность хромомолибденованадиевых сталей, поля внутренних напряжений и их оценка акустическим методом / А. Н. Смирнов, Н. А. Конева, Э. В. Козлов, В. В. Муравьев, Н. В. Абабков // Сб. труд. МНПК «Инженерия поверхностного слоя деталей машин». - Кемерово: ГУ КузГТУ, 2009. - С. 401-434.

4. Смирнов, А. Н. Вьивление «мягких прослоек» в сварных соединениях па различных этапах их жизненного цикла акустическим методом / А. Н. Смирнов, С. В. Фольмер, Н. В. Абабков // Сб. труд. МНГ1К «Инженерия поверхностного слоя деталей машин». - Кемерово: ГУ КузГТУ, 2009.-С. 435-457.

5. Смирнов, А. Н. Оценка состояния поверхностного слоя сварного шва и основного металла барабана котла высокого давления с применением волн Релея / А. Н. Смирнов, С. В. Фольмер, Н. В. Абабков // Сб. труд. МНПК «Инженерия поверхностного слоя деталей машин». - Кемерово: ГУ КузГГУ, 2009. - С. 458-468.

6. Фольмер, С. В. Сравнение характеристик поверхностных акустических волн в металле барабанов котлов до и после ремонта / С. В. Фольмер, Н. В. Абабков // Сб. труд. Всероссийской конференции «Акгуальные проблемы современного материаловедения. - Томск: Издательство ТПУ, 2009 - С. 147-151.

7. Фольмер, С. В. Способы восстановления работоспособности и регенерации структуры и свойств металла технических устройств опасных производственных объектов / С. В. Фольмер, Н. В. Абабков // Сб. труд. МНПК «Инновационные технологии и экономика в машиностроении» - Томск: Издательство ТПУ, 2010. - С.88-91.

8. Абабков, Н. В. Выявление поверхностных микроповрежденностей основного металла и сварных соединений на объектах котлонадзора спектрально-акустическим методом / Н. В. Абабков, А. О. Хасанов, А. А. Качаев // Сб. труд. Н-ой МНПК «Инженерия поверхностного слоя деталей машин». - Минск: БНТУ, 2010. - С. 253-256.

9. Абабков, Н. В. Пути повышения эксплуатационной надежности элементов энергетического машиностроения / Н. В. Абабков, А. В. Маковкин II Сб. труд, по результатам II Всероссийской, 55 конференции «Россия молодая», ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2010. - С. 214-216.

10. Smirnov, A.N. Estimation of structural-phase condition of welded joints by spectral-acoustic method // A. N. Smimov, V. V. Muraviev, S. V. Folmer, N. V. Ababkov // 10th European Conference on Non-destructive Testing. - Moscow, 2010. - P. 126.

11. Абабков, H. В. Применение волн Релея для оценки влияния различных типов микро и макродефекгов на напряжешю-деформированное состояние металла / Н. В. Абабков, С. В. Фольмер, А. Н. Безруков // Сб. труд. 1-ой МНПК «Инновации в машиностроении», БТИ. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. - С.18—21.

12. Смирнов, А. Н. Применение магнито-шумового метода контроля для оценки качества наплавленного металла / А. Н.Смирнов, Н. В. Абабков // сб. науч. тр. Всероссийской конференции с международным участием «Жизненный цикл конструкционных материалов», ИрГТУ. -Иркутск, 2011.-С. 194-198.

13. Князьков, В. JT. Восстановительный ремонт корпусных деталей энергетического оборудования наплавкой модулированным током / В. JI. Князьков, А. Ф. Князьков, А Н. Смирнов, Н. В. Абабков II сб. науч. тр. Всероссийской конференции с международным участием «Жизненный цикл конструкционных материалов», ИрГТУ. - Иркутск, 2011. - С. 203-207.

Подписано в печать 27.10.2011. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч. изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ Ш

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» им. Т.Ф. Горбачева (ФГБОУ ВПО КузГТУ) 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28 шография федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» им. Т.Ф. Горбачева (ФГБОУ ВПО КузГТУ) 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 А

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ БАРАБАНОВ КОТЛОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

1.1 Барабан котла высокого давления.

1.1.1. Особенности конструкции

1.1.2. Современное состояние парка оборудования.

1.2 Процессы, протекающие в сталях, применяемых для изготовления сварных барабанов при длительной эксплуатации котлов.

1.2.1. Термическая усталость и ее механизм в металле бара- 19 банов.

1.2.2. Особенности термической усталости в барабанах.

1.3 Механизм разрушения барабанов котлов высокого давления и виды возможных повреждений.

1.3.1. Коррозионно-усталостный механизм распространения трещин.

1.3.2. Виды повреждений металла сварных барабанов котлов.

1.3.3. Примеры катастрофических разрушений барабанов котлов высокого давления (Курганская и Ярославская

ТЭЦ).

1.4. Методы оценки ресурса и технического диагностирования металла барабанов котлов высокого давления.

1.4.1. Разрушающие методы исследований.

1.4.2. Расчетные методы определения ресурса основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления.

1.4.3. Неразрушающий контроль металла сварных барабанов.

1.4.4. Акустические методы контроля. Спектрально-акустический метод.

1.4.5. Магнитные методы контроля. Магнитошумовой метод.

1.5. Ремонт барабанов'котлов высокого давления с применением сварки.

Выводы. Цели и задачи исследований.

Глава 2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ БАРАБАНОВ КОТЛОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ; ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Функциональная модель обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого, давления.

2.2. Материалы и образцы исследований.

2.3. Спектрально-акустический метод. Аппаратно-программные компоненты и методика испытаний.

2.4. Магнитошумовой метод. Аппаратно-программные компоненты и методика испытаний.

2.5. Методика измерения микротвердости.

2.6. Исследования с применением методов электронной микроскопии.

2.6.1. Оптическая микроскопия (микроанализ). 2.6.2. Просвечивающая дифракционная электронная микроскопия на тонких фольгах (ПЭМ).

2.6.3. Растровая электронная микроскопия (РЭМ).

2.6.4. Рентгеноструктурный анализ (РСА).

2.7. Другие методы исследований.

2.8. Выводы по главе 2.

Глава 3. СТРУКТУРА, ЛОКАЛЬНЫЕ ПОЛЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ И ПОВРЕЖДЕННОСТЬ МЕТАЛЛА ДЛИТЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ БАРАБАНОВ.

3.1. Структурное состояние длительно работающего основного металла барабана котла, изготовленного из специальной молибденовой стали:.

3.1.1. Исследование структурного состояния поврежденного металла кольцевого шва и металла мостиков между во-доопускными отверстиями барабана котла.

3.1.2. Измерение микротвердости в длительно работающем основном металле барабанов котлов. 88"

3.1.3. ' Локальные поля внутренних напряжений В'длительно работающем основном металле барабанов котлов.

3.2. Исследование поврежденного сварного соединения барабана и структурного состояния наплавленного металла после ремонта.

3.2.1. Исследование структурного состояния наплавленного металла, ЗТВ и прилегающего объема основного металла барабана котла после ремонта.

3.2.2. Измерение микротвердости!в наплавленном металле барабанов котлов.

3.2.3. Локальные поля внутренних напряжений в наплавленном металле барабанов котлов.

3.3. Выводы к главе 3.

Глава 4. РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ АКУСТИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ РЕСУРСА БАРАБАНОВ КОТЛОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

4.1. Результаты акустических и магнитных измерений выполненных на длительно работающем основном и наплавленном металле барабанов котлов высокого давления.

4.1.1. Результаты акустических и магнитных измерений выполненных на длительно работающем основном металле барабанов котлов высокого давления.

4.1.2. Результаты магнитных измерений выполненных на длительно работающем и наплавленном металле барабанов котлов высокого давления.

4.2. Сравнение результатов исследования образцов длительно работающего основного и наплавленного металла спектрально-акустическим и магнитошумовым методами с данными электронной микроскопии.

4.3. Алгоритм статистической обработки экспериментальных данных.

4.4. Разработка акустического и магнитного критериев оценки ресурса сварных барабанов котлов.

4.5. Апробация комплексного критерия оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления.

4.6. Выводы к главе 4.

В процессе длительной эксплуатации сварных барабанов котлов, возникает ряд проблем, которые приводят к аварийным ситуациям на электростанциях. В первую очередь, это связано с тем, что в процессе длительной-эксплуатации под воздействием конструкционно-технологических и эксплуатационных факторов риска, основной металл и сварные соединения барабанов котлов 4 работают в сложнонапряженных условиях, требующих повышенного внимания к оценке ресурса и к качеству выполнения ремонтно-восстановительных работ. Кроме того, большая часть парка барабанов (8590%) выработала свой ресурс и нуждается в полной или частичной замене. Однако современное состояние экономики в тепловой' энергетике не позволяет своевременно проводить замену устаревшего оборудования.

В'настоящее время,оценка работоспособности барабанов-котлов осуществляется преимущественно при помощи расчетных алгоритмов,- которые не учитывают изменение структурного состояния длительно работающего* ме-талла^ а также процессы зарождения и накопления структурной" поврежденно-сти. Весьма актуальной становится задача совершенствования.методов<оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов, котлов высокого-давления на основе применения^ неразрушающих методов контроля. Все более широкое распространение получает концепция, основанная на «прогнозировании и предупреждении» вместо используемой концепции «обнаружение и устранение».

Современные методы неразрушающего контроля нацелены, главным образом, на выявление уже существующих дефектов, и не позволяют, в необходимой мере, определять характер изменения структурного состояния основного и наплавленного металла в процессе длительной эксплуатации. Перспективными в этом плане являются акустические и магнитные методы. Измеряемые характеристики, такие как время задержки поверхностных акустических волн (ПАВ) и интенсивность магнитного шума (МШ) чувст6 вительны к изменениям структурного состояния длительно работающего металла и зарождению микроповреждений, а также имеют связь с механическими свойствами материалов.

Изложенное свидетельствует об актуальности диссертационной работы.

Комплексные исследования проводились в рамках грантов Министерства образования и науки РФ по проектам «Диагностирование наноструктурирован-ного состояния основного металла и сварных соединений технических устройств опасных производственных объектов для предотвращения техногенных катастроф» (ГК № 02.740.11.0033 от 15 июня-2009 г.), «Формирование и трансформация наноструктурного состояния поверхностного слоя при комбинированной упрочняющей обработке и эксплуатации ответственных деталей машин» (ГК №П342 от 28 июля 2009 г.), «Инженерия поверхностного слоя-на стадиях жизненного цикла ответственных деталей машин» (ГК № 02.740.11.5049 от 20 июля 2009т.) Федеральной Целевой Программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., и по проекту «Научные основы технологического наследования наноразмерной дефектной структуры поверхностного слоя в. процессах комбинированной упрочняющей обработки, эксплуатации и восстановления ответственных деталей машин» Аналитической Ведомственной Целевой Программы «Научный потенциал Высшей Школы» в 2009-2011 гг., а также в рамках гранта по программе «У.М.Н.И.К.», тема проекта: «Разработка способа оценки остаточного ресурса металла барабана котла высокого давления с применением критерия степени поврежденности металла».

Научная новизна работы:

1. Разработана функциональная модель обеспечения безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления, представленная^ в виде информационной системы знаний и закономерностей, позволяющая оценивать ресурс исследуемого длительно работающего основного и наплавленного металла на основе проведения мероприятий по изучению параметров микроструктуры и учитывающая комплекс физико-механических, акустических и магнитных характеристик.

2. Выявлены источники локальных полей внутренних напряжений в специальной молибденовой стали. Установлено влияние локальных полей внутренних напряжений на акустические и магнитные характеристиками длительно работающего основного и наплавленного металле барабанов котлов.

3. Установлено, что с возрастанием локальных полей внутренних напряжений происходит рост значений времени задержки поверхностных акустических волн и микротвердости, уменьшение значений интенсивности магнитного шума вблизи трещин в длительно работающем основном металла барабанов, изготовленных из специальной молибденовой'стали и в зоне термического влияния наплавки после ремонта трещин.

4. Показано, что термическая обработка, проведенная после ремонта сваркой-перлитными электродами дефектных участков барабанов котлов высокого давления при температуре 650 °С, снизила уровень локальных полей внутренних напряжений в четыре раза в зоне линии сплавления.

Практическая ценность результатов работы:

1. Разработаны акустический и магнитный критерии оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления, которые применены при оценке состояния*;длительно работающего металла барабанов котлов №1,2 ОАО Южно-Кузбасская ГРЭС до и после ремонта сваркой.

2. Разработаны практические рекомендации по оценке ресурса длительно работающего и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления, изготовленных из специальной молибденовой стали, стали 22К и 16ГНМ. Предложенные разработки нашли применение на ОАО Южно-Кузбасская ГРЭС, ОАО «Инженерно-аналитический центр «Кузбасстехэнерго», ООО'«Кузбасский инженерно-консультационный диагностический центр «Надежность», ООО «Кузбасский РИКЦ» и ООО «Кузбасский центр сварки и контроля».

Достоверность результатов исследований

Решение основных задач базируется на результатах теоретических и лабораторных исследований, представленных объемом экспериментальных данных, использовании современного исследовательского оборудования и применении метрологически поверенных приборов. Большинство полученных результатов согласуются с общими представлениями теории акустоупругости, эффекта Барк-гаузена и результатами исследований ведущих ученых и специалистов.

Реализация результатов работы

Результаты научных исследований апробированы и внедрены в виде практических рекомендаций с суммарным годовым экономическим' эффектом 300 ООО рублей в условиях ОАО Южно-Кузбасская* ГРЭС, ОАО "«Инже-нерно-аналитическиш центр «Кузбасстехэнерго» и ООО»«Кузбасский инженерно-консультационный диагностический' центр «Надежность», ООО «Куза басский РИКЦ» и ООО «Кузбасский центр сварки и контроля».

Результаты исследований включены в- рабочие программы учебных дисциплин «Теоретические основы, диагностики», «Контроль качества сварных соединений», «Остаточные напряжения и- деформации^ при сварке» для бакалавров, обучающихся по направлению Г50700 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства» (ТС).

Личный«вклад автора заключается:

1. В разработке функциональной, модели обеспечения безопасной, эксплуатации барабанов котлов высокого давления и применении ее-в проведении работ по оценке ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов.

2. В определении физических закономерностей изменения времени1 задержки поверхностных акустических волн, интенсивности магнитного шума и микротвердости в зависимости от величины локальных полей внутренних напряжений в длительно работающем основном-и наплавленном металле барабанов котлов высокого давления.

3. В разработке акустического и магнитного критериев и практических рекомендаций по оценке ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления с применением акустических и магнитных методов.

4. Участие в разработке технологии восстановительного ремонта барабана котла высокого давления №2 (котел ПК-10) на ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС».

Апробация работы.

Основные научные положения докладывались на Российских и меж-днародных конференциях: 53-й научно-практической конференции КузГТУ, Кемерово, 2008 г.; IV Международной научно-технической- конференции «Современные проблемы машиностроения», Томск, 2008 г. I, II и III Всероссийской научно-практических конференциях «Россия* молодая» КузГТУ, Кемерово, (2009-2011 гг.); VII Всероссийской'научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии и экономика в машиностроении», г. Юрга, 2009 г.; Международной научно-практической конференции «Инженерия» поверхностного слоя деталей машин» КузГТУ, Кемерово, 2009 г.; II и III Всероссийской научно-практической?конференции «Актуальные проблемы» машиностроения» г. Самара, 2010 и 2011 г.; П-ой Международной, научно-практической конференции «Инженерия поверхностного слоя* деталей машин» БИТУ, Минск, 2010 г.; I и II Международной научно-практическою конференции «Инновационные технологии и экономика в машиностроении», г. Юрга, 2010 и 2011 г.; 1-ой Международной ^научно-практической* конференции «Инновации в машиностроении» г. Бийск, 2010 г.; Международной научно-практической* конференции «Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки» БИТУ, Минск, 2011 г.; Всероссийской конференции с международным участием «Жизненный цикл конструкционных материалов»; г. Иркутск, 2011 г.; П-ой Международной научно-практической конференции «Инновации в машиностроении» г. Кемерово, 2011 г.

Публикации;

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 23 научных трудах (из которых 8 — в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ).

Основные результаты настоящей работы можно сформулировать в виде следующих выводов:

1. Оценены характерные механизмы- повреждений и существующие методы оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления. Разработана функциональная I модель обеспечения' безопасной эксплуатации барабанов котлов высокого давления, изготовленных из специальной молибденовой стали, сталей 22К и 16ГНМ, представленная в виде информационной- системы знаний и закономерностей, позволяющая оценивать ресурс исследуемого длительно рабо тающего основного и наплавленного металла на основе проведения мероприятий по изучению микроструктуры и учитывающая комплекс физико-механических, акустических и магнитных характеристик.

2. Разработаны методики экспериментальных исследований для оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла барабанов котлов высокого давления с применением современных спектрально-акустического и магнитошумового методов контроля и учетом анизотропии акустических и магнитных характеристик.

3. Выполнена оценка величины локальных полей внутренних напряжений в образцах поврежденного длительно работающего основного металла барабанов котлов высокого давления, которая составляет рядом с зоной разрыва на расстоянии 1,0 мм от трещины свыше 900 МПа и снижается до 280 МПа по мере удаления от берегов трещины на расстояние 5 мм. Электронно-микроскопические исследования показали, что для специальной молибденовой стали источниками локальных полей внутренних напряжений являются: крупные частицы цементита по границам и в стыках зерен; карбиды по границам фрагментов; несовместность деформаций по границам зерен и фрагментов.

4. Установлено, что величина локальных полей внутренних напряжений после ремонта сваркой перлитными электродами дефектных участков барабанов котлов высокого давления на участке рядом с линией сплавления достигает

400-500 МПа. По мере удаления от линии сплавления в ЗТВ и в основной металл, а также в наплавку — значение локальных полей внутренних напряжений уменьшается и достигает 200-300 МПа. Показано, что термическая обработка, проведенная при температуре 650° С, снизила уровень локальных полей внутренних напряжений в четыре раза, до 120 МПа рядом с линией сплавления.

5. Установлено, что увеличение локальных полей внутренних напряжений в длительно работающей специальной молибденовой стали до 900 МГГа (в зоне трещин) приводит к возрастанию величины времени-задержки поверхностных акустических; волн (до 160 не) и уменьшению величины интенсивности магнитного шума (на 150;единиц). Определено; что для-наплавленного металла при значении локальных полей внутренних напряжений вблизи линии сплавления 400-500 МПа, величина времени задержки поверхностных акустических волн возрастает до 90 не, а величина интенсивности магнитного шума? уменьшается на 85 единиц по сравнению с основным металлом.

6. Разработаны, акустический = У' и магнитный Рм—у-Щ] критерии; оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла сварных барабанов котлов. Установлено^ что при значении коэффициента, учитывающего изменения величины, локальных полей: внутренних напряжений в исследуемом металле у>0,13, металл находится в критическом состоянии, при этом /Те должен находиться в пределах 0,64< Кс< 1, а Км должен находиться^ в пределах 0< К\{<0,5. Расчеты Рс и Гм показали,, что при Рс>0;22 и при ^„>0,27, .исследуемый металл барабана котла находиться в стадии предразрушения.

7. Усовершенствованная технология оценки ресурса; длительно-работающего основного и; наплавленного металла сварных барабанов- котлов, представленная в виде практических рекомендаций и критериев (акустического и магнитного), апробирована и внедрена при исследовании металла зон водоопускных отверстий больших барабанов котлов высокого давления № 1, 2 на ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС», что позволило получить суммарный годовой экономический эффект около 300 тыс. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов Текст. ПБ 10-574-03.

2. Стырикович, М.А. Котельные агрегаты Текст. / М.А. Стырикович; К.Я. Катковская, Е.П. Серов. М: Госэнергоиздат, 1959. — 488с.

3. Стырикович, М.А. Парогенераторы электростанций Текст. / М.А. Стырикович, К.Я; Катковская, Е.П. Серов.» — М: Энергия, 1966. 384с.

4. Котлы стационарные. Термины и определения Текст. ГОСТ 23172-78.

5. Инструкция по обследованию и технологии ремонта барабанов котлов высокого давления Текст. СО 153-34.26.608-2003.

6. Инструкция по порядку продления срока службы барабанов котлов высокого давления Текст. СО 153-34.17.442-2003.

7. Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов тепловых электрических станций. Контроль состояния металла. Нормы и требования Текст. СТО-021-02- Г.

8. Антикайн, П.А. Металлы и расчет на'прочность котлов и трубопроводов Текст. — 3-е изд. перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 365с.

9. Гринь, Е.А. Анализ'состояния парка барабанов котлов высокого1 давления ТЭС в России Текст. / Е.А. Гринь, A.B. Зеленский, А.Е. Анохов // Электрические станции, 2009, №3. С. 32-39.

10. Аксельрод, М.А. Проблемы надежности барабанов котлов-высокого давления Текст. / М.А. Аксельрод // Безопасность труда в- промышленности, 1999, №9, С. 38-40.

11. Балаховская, М.Б. О повреждениях барабанов котлов высокого давления в зоне трубных отверстий Текст. / М.Б. Балаховская, Ю.В. Балашов, Л.В. Надцына// Теплоэнергетика, 1986, №8. С. 35-37.

12. Балаховская, М.Б. О состоянии металла барабанов котлов высокого давления из стали 16ГНМА Текст. / М.Б. Балаховская, JI.B. Надцына, JI.H. Давлятова // Теплоэнергетика, 1985, №1. С. 38-39.

13. Гринь, Е.А. Исследование металла барабанов паровых котлов из стали 16ГНМ после длительной эксплуатации Текст. / Е.А. Гринь, А.Е. Ано-хов, A.B. Зеленский и др. // Теплоэнергетика, 2010; №6. С. 37-42.

14. Гринь, Е.А. Оценка влияния длительной, эксплуатации на свойства барабанов котлов высокого давления / Е.А. Гринь, A.B. Зеленский, А.Е. Анохов // Электрические станции, 2009; №10. С. 15-22.

15. Справочник по свойствам сталей, применяемых в котлостроении / Под ред. Л. Я. Либермана, М: И. Пейсихиса. -М.: Машгиз, 1968. 357 с.16: Жуков,. А. А. Влияние способа раскисления стали на графитизацию // МиТОМ. 1961. - №5. - С. 22-25.

16. Повышение надежности барабанов котлов1 высокого давления Текст. // Тр. ЦКТИ. 1972. - Вып. 118.- 54. с.

17. Трусов, Л. П. О характеристиках работоспособности металла барабанов парогенераторов высокого давления / Л. П.Трусов, Г. А. Туляков, В. А. Плеханов // Теплоэнергетика. 1975. - №6. - С. 67-69.

18. Туляков, Г.А. О роли термических напряжений при возникновении и развитии* эксплуатационных трещин в барабанах паровых котлов Текст. / Г.А. Туляков // Теплоэнергетика, 1970; №5. С. 11-13.

19. Антикайн, П. А. Изготовление объектов котлонадзора / П. А. Анти-кайн, А. К. Зыков. Справочное издание. Металллургия, 1988. - 328с.

20. Туляков, Г. А. Термическая усталость в теплоэнергетике Текст. — М.: Машиностроение, 1976. — 198 с.

21. Туляков, Г. А. Исследование термической усталости стали Х18Н10Т в условиях слабонапряженного состояния- // Проблемы прочности. — 1972.-№7.-С. 33-37.

22. Туляков, Г. А. Об эксплуатационной надежности барабанов котлов с дефектами на внутренней поверхности / Г. А. Туляков, Ю. П. Сурков,

23. B. Г. Рыбалко и др. // Теплоэнергетика, 1984, №10. С. 15-18.

24. РД 10-249-98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды Текст.

25. Кеннеди, А. Д. Ползучесть. и- усталость в металлах. Пер. с анг. М.: . Мир, 1965.т-310 с.

26. Егоров, В: И: Термическая усталость в различной окружающей среде // Проблемы прочности; 1971. - №1. - С.22-26.

27. Антикайн, П. А. Надежность металла паровых котлов и трубопроводов Текст. М.: Недра, 1973. - 326 с.29/ Туляков, Г.А. Конструкционные материалы для энергомашиностроения Текст. / Г.А. Туляков, В. В. Гриневский.—М.: Металлургия: 1991г. 238 с.

28. Дульнев Р. А. Суммирование повреждений в условиях прочности при термоциклическом нагружении // Проблемы, прочности, 1971, №10. (3.101—104.

29. Шнейдерович, Р. М. Прочность* при статическом и повторно-статическом нагружением. М.: Металлургия, 1968. —285 с.

30. Гринь, Е.А. Хрупкие разрушения барабанов котлов.высокого давления основные причины и способы предотвращения Текст. / Е.А. Гринь // Теплоэнергетика, 2008, №2. С. 40-45.

31. Гринь, Е.А. Оценка возможности хрупких разрушений барабанов котлов высокого, давления Текст. / Е.А. Гринь // Теплоэнергетика, 2005, №8. С. 9-14.

32. Смирнов, А. Н. Анализ проблем, связанных с безопасной эксплуатацией элементов энергетического машиностроения Текст. / А. Н. Смирнов, Н. В. Абабков // Вестн. КузГТУ. 2010. №2. - С. 12-17.

33. Должанский, П. Р. Контроль надежности металла объектов котлонадзора Текст.: М^: Недра: - 1985: - 263с;

34. Балашов;. Ю.В. Исследование металла, барабана, разрушившегося при гидроопрессовке Текст. / Ю:В1' Балашову Л{В|1 Шa^№шai•.•E;ИLKЫин-• cкaя•'-и-дp.^ //. Элекгринескиехтанций^.1993) .Мбг.©."- 1г5>

35. Еринь, Е.А». Эксплуатационная надежность барабановкотловшысокого^ давления-;Текст. / Е.А. Еринь// Энергетик, 2006; №6:. С: 25-27.:

36. Земзищ ВН. Жаропрочность сварных соединений / В: Н. Земзин: — Л:: Машиностроение, 1972. — 272с.

37. Хромченко; Ф: А. Надежность сварных соединений труб котлов и паропроводов М.: Энергоиздат, 1982. - 120 с.. '

38. Кривенюк,. В- В!. Методические рекомендации по оценке длительной прочности- жаропрочных, сплавовпорезультатам кратковременных испытаниях / Кривенюк В: В. Институт проблем прочности- АН; УССР:-Киев, 1978.-37с.

39. Данюшевский, И.А. Оценка остаточного ресурса с учетом микропо-врежденности / И.А. Данюшевский, Е.Б. Куприй, М.Р. Малкин и др. // Теплоэнергетика, 2008; №2. С. 17-20.

40. Гофман, Ю. М. Оценка работоспособности* металла энергооборудования. М.: Энергоатомиздат. - 1990. - 135с.48: Ланская К. А. Жаропрочные стали — М:: Металлургия, 1969. — 245с.

41. Крутасова, Е. И; Надежность металла энергетического оборудования. -' м:: Энергоиздат, 1981.-237с.

42. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и.диагностика — фундамент технической безопасности 21 века. Тезисы выступления: на юбилейной конференции, посвященной 3 0-летию НИИ интроскопии, 6 мая^ 1994 г., Москва, МНПО "СПЕКТР'У/Дефектоскопия, 1994, №5. С. 8-24.

43. Иванов, В. И. Акустико-эмиссионный контроль сварки и сварных соединений / В. И. Иванов, В. М. Белов. М{: Машиностроение; 1991. 184 с.

44. Paradakis, Е. P. Ultrasonic attenuation and velocity in three transformation products in steel / Paradakis E. P. // Appl: Phys, 1964, Vol. 35, N5. P.

45. Smirnov, A. N-. Estimation ofistructural-pHase condition of welded joints byspectral-acoustic method // A. N. Smirnov, V. V. Muraviev, S. V. Folmcr,

46. N. V. Ababkov // 10th European Conference on Non-destructive Testing.1. Moscow, 2010. P. 126.

47. Fenkner, Ml The determination^ of residual austenite in hardened bearing steel by measurement of the velocity of sound waves / Fenkner M-. // Mater. Eval. — 1969;-N1. — P. 11-22.

48. Крауткрамер И. Ультразвуковой контроль материалов: справ, изд./ Пер. с нем*/ Крауткрамер И., Крауткрамер Г. М.: Металлургия, 1991. — 752с.

49. Ермолов, И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. — М.: Машиностроение, 1981.-240с.

50. Неразрушающий контроль: В 5кн.: Кн.2.: Акустические методы контроля: практич. Пособие/ И.Н. Ермолов, Н.П. Алешин, А.И. Потапов. -М.: Высш. шк., 1991.-283с.

51. Артамонов, B.B. Неразрушающнй контроль микроструктуры металла теплоэнергетического оборудования / Артамонов В.В., Артамонов

52. B. П. //Дефектоскопия, 2002, №2. С.34-44.

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

54. ZitgleiyR. Die Scallgeschwindigkeit als Kennzeichnend Grobe für die Beiteilung von Guseisen. / Zitgler R., Gerstner R. //-Gieserei, 1958l,.Bd 45, NIOi-April. S.185-193.

55. Bierwirt, G. Zerstörungsfreie Prufung von Gusstuken durch Ultraschall / Bierwirt G. // Gieserei.- 1957.- Bd 44.- N17.-S.477-485.

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

57. Ботаки, A.A. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов / Ботаки A.A., Ульянов В.Л., Шарко A.B. -М.: Машиностроение, 1983. -78с.

58. Алешин, Н.П. Методы акустического4 контроля металлов /Под ред. Алешина НТО М.: Машиностроение, 1989. - 456с.

59. Гребенник, B.C. Экспериментальное исследование ультразвуковым методом, величины зерна котельных труб из стали Х18Н12Т / Гребенник B.C. // Дефектоскопия, 1970, №5. С.30-38:

60. Неразрушающий контроль. Акустические методы контроля: Практ. по-4 собие / И. Н. Ермолов, Н. П. Алешин,-А. И1 Потапов. — М.: Высш. шк.,1991.-283с.

61. Красавин, В.В. Ультразвуковой контроль содержания остаточного, ау-стенита в стали Х12Ф1 / В. В. Красавин // Дефектоскопия, 1980, №12.1. C.94-95.

62. Криштал, М.А. Фазовый измеритель скорости распространения поверхностных волн / Криштал М.А., Никитин К.Е. // Дефектоскопия, 1979, №2. С.51-55.

63. Криштал, М.А. Измерение концентрации напряжений1 в конструкционных материалах с помощью ультразвуковых поверхностных волн / М. А. Криштал, К. Е. Никитин // Завод, лаб., 1981, Т.47, №3. С.36-38.

64. Бобренко, В.М. Ультразвуковые методы и устройства-для контроля качества механических напряжений^ / В.М. Бобренко // Дефектоскопия, 1983, №12. G.8-11.

65. Willems, H. Nondestructive evaluation of creep damage in service exposed 14MoV63 steel / Willems Ht, Bendisk W., Weber H. // Nondestruct. Charact. Mater. 11: Proc. 2-nd Int. Symp., Montreal, July 21-23, 1986.-New York; London, 1987.- P373-380.

66. Левитан, Л.Я. Влияние режимов термической обработки на акустические характеристики углеродистых сталей / Л. Я. Левитан, А. Н. Фе-дорченко, А. В. Шарко // Дефектоскопия, 1980, №9. С.52-57.

67. Лебедев, А.А. Оценка влияния химического состава на результаты измерений механических свойств стали 40Х акустическими методами /

68. A. А. Лебедев, Л. Я. Левитан, А. В. Шарко //Дефектоскопия, 1979, №2. С.81 -84.

69. Перевалов, С. П. Оценка поврежденности металла, работающего в(ус-ловиях высокотемпературной ползучести, акустическим методом / С. П. Перевалов; В. С. Пермикин, Б. В'. Бархатов, Ю. М. Гофман // Электрические станции, 1992, №5. С.43 -47.

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

71. Оптимизация контроля гибов. / Повышение эффективности работы теплотехнического оборудования ТЭС // Сб. научных трудов. Челябинск, УралВТИ, 1996. С.92 - 99.*

72. Смирнов, А. Н., Хапонен, Н.А. Способ неразрушающего контроля степени поврежденности металлов эксплуатируемых элементов, теплоэнергетического оборудования». Патент РФ; №2231057. 2004.

73. Углов, А.Л. Методы и средства акустического контроля-качества оборудования при изготовлении и эксплуатации / А. Л. Углов, В. И. Ерофеев, А. И! Смирнов. М: Наука, 2007. - 192 с.

74. Бусько, В.Н. Возможность контроля методом магнитных шумов деградации металла в результате поверхностного изнашивания / В.Н. Бусько,

75. B.Л. Венгринович, А.Г. Довгялло и др. // Химическая техника, 2007, №7. С.46-48.

76. Галямов, Р:М'. Опыт применения магнитошумового метода НК на заводе «Пермские моторы» / P.M. Галямов, Ю.П. Паньковский // В-мире неразрушающего контроля, 2005, №1. С. 42-43.

77. Решенкин, А. С. Контроль состояния кузова автомобиля,// Контроль. Диагностика. 2004, №09 С.1'8-20.

78. Решенкин; А. С. Стохастическое моделирование эмиссионных характеристик магнитного шума // Контроль. Диагностика. 2007, №09. С.74-76.

79. Решенкин, А. С. Оперативная оценка технического состояния? ферромагнитных конструкций // Контроль. Диагностика. 2005; №04. С.22-30.

80. Решенкин; А. С. Прогнозирование места разрушения конструкций // Контроль. Диагностика. 2005, №03. С.42-45.

81. Основные положения, по технологии ремонта барабанов паровых котлов, изготовленных из сталей 16ГНМА и 22К. М:: ЦЕШИТМАШ.1968.-58 с.

82. Хромченко, Ф. А. Сварка оборудования электростанций — М.: Энергия, 1977.-368с.

83. Готальский; Ю.Н: Приварка сепарационных устройств в барабанах паровых котлов без подогрева и термообработки / Ю.Н. Готальский, В.В. Снисарь, А.Ф. Кажаев и др. // Электрические станции, 1974, №3. С. 7678.

84. Готальский, Ю.Н. Восстановление отверстий водоопускных труб в барабане парового котла высоконикелевыми электродами / Ю.Н. Готаль145ский, B.B. Снисарь, И.И. Марчак и др. // Электрические станции, 1974, №5. С. 73-75.

85. Баринов, F.F. Заварка трещин на барабанах и переварка швов сепара-ционных устройств без последующей термообработки / F.F. Баринов, М:И1 Миль//Энергетик, 1973, №2. С. 14,15.

86. Готальский, Ю.Н. Заварка дефектов в корпусе барабана парового котла без подогрева1И1термообработкш/Ю;Н: Готальский, В .В ^Снисарь, Н.И. Исаков // Электрические станции, 1972, №5: С. 73-75. ,,

87. Шрон, Р.З. О трещиностойкости ремонтных заварок, выполненных электродами на никелевой основе в барабанах из стали 22К / Р.З. Шрон, В:В1Щапова; JTfHi Давлятова.// Теплоэнергетика, 1986, № 1. С. 50-52.

88. Балашов, Ю.В. Исследование скорости роста трещин в барабанах паровых котлов высокого давления / Ю:В . Балашов, В .П. Федотов, Р.З. Шрон и др.//Теплоэнергетика; 1983; №9: С! 51-54:

89. Корольков, П. М. Местная термическая обработка гибкими электронагревателями при ремонте барабанов котлоагрегатов // Сварочное производство. 1999, № 3. С. 45-46.

90. Смирнов, А'.Н. Опыт ремонта барабана из специальной молибденовой стали котлоагрегата ПК-10 / А.Н. Смирнов, B.JI. Князьков, Н.М. Макаров и др. // Электрические станции, 2003; №6. С. 17-22.

91. Туляков, Г. А. Низкотемпературная термическая обработка элементов^ парового котла / Г. А. Туляков, И.'С. Ковалев, С. Ф. Бахтеев, М. А. Ак-сельрод//Теплоэнергетика, 1988, №7. С. 11-14.

92. Абабков, Н. В. Пути повышения4 эксплуатационной надежности элементов энергетического машиностроения / Н. В: Абабков, А. В. Маков-кин // Сб. докл. по рез. I Всеросс. науч.-практ. конф. «Россия молодая», ГУ КузГТУ. Кемерово, 2010. - С. 214-216.

93. Марка, Д. А. Методология структурного анализа и проектирования: Пер. с англ. / Д. А. Марка, К. МакГоуэн. М.: 1993. - 240 с.

94. Вендров, A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. — М.: Argussoft Со, 1999. — 86 с.

95. Братухин, А.Г. CALS-стратегия наукоемкого машиностроения / Брату-хин А.Г. // Технологшгмашиностроения, 2001, №1. С.5-17.

96. A. Качаев // Сб. труд. П-оЙ! МНПК «Инженерия поверхностного слоя деталей машин». Минск: БИТУ, 2010: С. 253-256.

97. Конева, H.A. Физическая,природа стадийности пластической деформации / Конева H.A., Козлов Э.В. // Структурные уровни пластической деформации и разрушения; Новосибирск: Наука, 1990. - С. 123-186.

98. Русаков, A.A. Рентгенография металлов М.: Атомиздат, 1977. - 479с.

99. Смирнов, А. Н. Современное методическое обеспечение для оценки состояния металла потенциально опасного-оборудования. Часть 1. Микроскопия1 ирентгеноструктурный анализ / А. Н. Смирнов, Э. В. Козлов, Н*.

100. B. Абабков и др. // Вестн. КузГТУ. 2010. №4. - С.62-68.

101. Митенков, Ф.М. О новом методе контроля повреждаемости материала оборудования ЯЭУ и аппаратно-программных средствах для ее реализации / Митенков Ф.М., Углов А.Л., Пичков С.Н., Попцов В.М. // Проблемы машиноведения и надежности машин, 1998, №3. С.3-9.

102. Углов; А.Л: Новая автоматизированная? система неразрушающего контроля прочности и надежности элементов машин и конструкций / А. Л. Углов; В; МГПопцов //Машиностроитель, 1993, №11. С.2-4.

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

104. Лифшиц, Л. С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л. С. Лифшиц, А. Н. Хакимов. — М.: Машиностроение,! 989.-331с.136; ЗШ1ин1 В: Н. Термическая обработка и свойства сварных соединений /

105. Гарбин, В.Ф. Металловедение, сварки плавлением. Киев: Наукова думка, 1982.-414с.

106. Гривняк, И. Свариваемость сталей. М.: Машиностроение, 1984; 215с.

107. Лямбер, Н. Металлография сплавов железа / Н. Лямбер, Т. Греди, Л. Хабракен и др. -М.: Металлургия, 1985. — 248с.

108. Гудремон, Э. Специальные стали. Т.1. М.: Металлургия, 1966. - 736с.

109. Гуляев, А. П. Металловедение. М.: Металлургия, 1978. — 647с.

110. Водород в металлах. Т.1. Основные свойства / под ред. Г. Алефельда и И. Фёлькля. М.: Мир, 1981. - 475с.

111. Козлов, Э.В., Теплякова JI.A., Конева Н.А. и др. Роль твердорастворно-го упрочнения и взаимодействий в дислокационном ансамбле в формировании напряжения^ течения азотсодержащей аустенитной стали? / Э.

112. B. Козлов, JI. А. Теплякова, Н. А. Конева И1др: // Изв. вузов. Физика, 1996, №3". С.33-56.

113. Козлов, Э.В: Природа упрочнения металлических материалов / Э: В. Козлов, Н. А. Конева. // Изв. вузов. Физика, 2002 (приложение), №3.1. C.52-71.

114. Ashby, M.F. The deformation of plastically non-homogeneous material // Phil. Mag, 1970, V.21, №170. P.399-424.

115. Ashby, M.F. The deformation of plastically non-homogeneous alloys // Strengthening methods-in crystals, London: Science publishers bTD, 1971. P.137-190.

116. Фридель, Ж. Дислокации. M.: Мир, 1967. - 643с.

117. Зеегер, А. Механизм скольжения и упрочнения в кубических гранецен-трированных и гексагональных плотноупакованных металлах // Дислокации и механические свойства кристаллов: — Mi: ИИЛ, 1960. — С. 179289.

118. Courtney, Т.Н. Mechanical1 behavior of materials. International Editions: McGraw - Hill, 2000. - 726p.

119. Хирт, Дж., Теория дислокаций / Дж. Хирт, И. Лоте. — М.: Атомиздат, 1972-599с.

120. Конева, Н.А. Дальнодействующие поля напряжений, кривизна-кручение кристаллической решетки и стадии пластической деформации. Методы измерения и результаты / Н. А. Конева, Э. В. Козлов, Л.

121. И. Тришкина и др. // Новые методы в физике и механике деформируемого твердого тела. Часть I. / Под ред. В.Е. Панина, Томск: Изд-во ТГУ, 1990. С.83-93.

122. Koneva, N.A. Internal long-range stress fields in ultrafine grained materials // Severe plastic deformation. Toward bulk production of nanostructured materials. Ed. B.S. Altan. N. - Y.: Nova Science Publishers, Inc., 2005. P.249-274*.

123. Kubin, L.P. Geometrically necessary dislocations and strain-gradient plasticity: a few critical issues / L. P. Kubin, A. Mortcusen // Scr. Mat, 2003, V.48. P.l 19-125.

124. Gao, H. Geometrically necessary dislocations and size-dependent plasticity / H. Gao, Y. Huang // Scr. Mat, 2003, V.48. P.l 13-118.

125. Koneva, N.A. Internal1 field sources, their screening and the flow stress / N. A. Koneva, E. V. Kozlov, L. I. Trishkina // Mat Sci. Eng, 2001, V.A319-321. P.156-159.

126. El-Dasher, B.S. Viewpoint: experimental'recovery of geometrically necessary dislocation density in polycrystals / B. S. El-Dasher, B. L. Adams, A. D. Rollet // Scr. Mat, 2003, V.48. РЛ41-145.

127. Конрад, X. Модель деформационного упрочнения для объяснения влияния величины зерна на напряжение течения металлов // Сверхмелкое зерно в металлах / Сб. статей. Перевод с англ. Под ред. Л.И. Горди-енко. -М.: Металлургия, 1973. С.206-219.

128. Конева, Н.А. Физическая природа стадийности пластической деформации / Н. А. Конева, Э. В. Козлов // Структурные уровни пластическойдеформации и разрушения. Под ред. В.Е. Панина. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1990. С. 123-186.

129. Козлов, Э.В. Структура и сопротивление деформированию ГЦК ультрамелкозернистых металлов и сплавов / Э. В. Козлов, Н. А. Конева, А. Н. Жданов и др. // Физическая мезомеханика, 2004, Т.7, №4. С.93-113.

130. Шаркеев, Ю.П. Схема развития скольжения в зернах поликристаллов с ГЦК решеткой / Ю. П. Шаркеев, И: А. Лапскер, Н: А. Конева и др. // ФММ; 1985, Т.60, №4. С.816-821.

131. Valiev, Rr.Z., Kozlov E.V., Ivanov Yu.F. Deformation behaviour of ultrafine grained copper / R. Z. Valiev, E. V. Kozlov, Y. F. Ivanov // Acta met, 1994, V.42, №7. P:2167-2475.

132. Kozlov, E.V. Structure and resistance to.deformation* of UFG metals and alloys // Severe plastic deformation. Toward bulk production of nanostruc-tured materials / Ed. B.S. Altan. — N.-Y.: Nova Science Publishers, Inc., 2005. P.295-332.

133. Козлов, Э.В. Проблема классификации компонент дислокационной структуры / Э. В: Козлов, Н. А. Конева, Л. И. Тришкина // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. — 2009. — Т.6, №1. С.7-11.

134. Блюменштейн, В. Ю. Восстановление ресурса барабана котла ЮжноКузбасской ГРЭС / В. Ю. Блюменштейн, А. А. Кречетов, А. Н. Смирнов // Сб. науч. тр., посвящ. 60-летию А.Н. Смирнова. — Кемерово,2007. С. 168-175.

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

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

137. Боровиков, В: Ш ^айБЙса. Статистический анализ и обработка данныхв среде Windows / В. П. Боровиков, И. П. Боровиков. М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 1998. — 608 с.

138. Боровиков, В. П. Прогнозирование в системе Statistica в среде Windows. Основы теории и интенсивная практика на компьютере : учеб. пособие / В. П. Боровиков, Г. И. Ивченко. — М.: Финансы и статистика, 1999.-384 с.

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

140. Смирнов, А.Н. Способ »неразрушающего контроля степени поврежден-ности металлов эксплуатируемых элементов теплоэнергетического оборудования Текст. / А. Н. Смирнов, Н. А. Хапонен, Пат.№2231057. 2004.

141. 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.

142. Смирнов, А.Н. Повреждаемость сварных соединений. Спектрально-акустический метод контроля Текст. / А.Н.Смирнов, H.A. Конева, C.B. Фольмер и др. М.: Машиностроение, 2009. - 240 с.

143. Углов, А.Л. Акустический контроль оборудования при изготовлении и-эксплуатации Текст. / А. Л. Углов, В. И. Ерофеев, А. Н. Смирнов. -М.: Наука, 2009. 279 с.

144. Фольмер, C.B. Разработка технологии оценки ресурса сварных соединений трубопроводов с применением спектрально-акустического метода Текст. / автореф. на соиск. степ. канд. техн. наук. Барнаул, 2009. — 19 с.