Введение
Глава 1. Экспертиза промышленной безопасности технических устройств опасных производственных объектов (ТУОПО) 17
1.1. Состояние ТУОПО на промышленных предприятиях России 18
1.2. Материалы, применяемые для изготовления ТУОПО 22
1.2.1. Материалы, применяемые для паровых и водогрейных котлов, трубопроводов пара и горячей воды, сосудов, работающих под давлением 22
1.2.2. Материалы, применяемые для подъемных сооружений и сварных металлоконструкций 28
1.2.3. Коррозионностойкие материалы, применяемые в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности 29
1.3. Физико-химические процессы, протекающие в длительно работающем металле ТУОПО 31
1.3.1. Коррозия металлов 32
1.3.1.1. Водородное охрупчивание 32
1.3.1.2. Межкристаллитная коррозия (МКК) 34
1.3.1.3.Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) 36
1.3.1.4. Коррозионная усталость 37
1.3.2. Усталость металлов 38
1.3.2.1. Структурные изменения при усталости 38
1.3.3. Структурные превращения в сталях, эксплуатирующихся при высоких температурах в условиях ползучести 40
1.4. Акустические методы исследования микроструктуры, структурной поврежденности и физико-механических характеристик сталей и сплавов 46
1.4.1. Активные акустические методы исследования микроструктуры, микроповрежденности и физико-механических характеристик 47
1.4.2. Акустико-эмиссионный метод контроля и исследования микроструктуры (АЭ) 50
1.5. Выводы 56
Глава 2. Металловедческие основы спектрально- акустического метода в концептуальной модели безопасной эксплуатации ТУОПО 58
2.1. Концептуальная модель управления безопасной эксплуатации ТУОПО 59
2.2. Выводы 90
Глава 3. Влияние исходного структурного состояния и физико-механических свойств конструкционных сталей на акустические характеристики 92
3.1 Роль факторов, влияющих на достоверность прецизионного измерения акустических характеристик 92
3.1.1. Влияние температуры и шероховатости поверхностей образцов на измеряемые характеристики акустических волн 93
3.1.2. Влияние колебаний химического состава на акустические характеристики 95
3.2. Связь микроструктуры исследованных сталей в исходном состоянии после различных режимов термической обработки с акустическими характеристиками 98
3.2.1. Влияние исходной структуры углеродистых и кремнемарганцевых сталей на акустические характеристики 98
3.2.2. Влияние типа исходной микроструктуры теплоустойчивых сталей на время задержки ПАВ 105
3.2.3. Закономерности изменения параметров сигналов АЭ в зависимости от типа исходной структуры стали 12Х1МФ 119
3.2.3.1. Влияние исходной структуры стали 12Х1МФ на параметры сигналов АЭ при одноосном растяжении и ползучести 120
3.2.3.2. Влияние исходной структуры и некоторых факторов на АЭ при вдавливании индентора 123
3.3. Выводы 126
Глава 4. Эволюция структурно-фазового состояния и механических свойств теплоустойчивых сталей при длительной эксплуатации 128
4.1. Фазовый состав и длительная прочность 129
4.1.1. Карбидная фаза 133
4.1.2. Карбидная фаза. Места локализации карбидных частиц 138
4.1.3. Параметр кристаллической решетки а-фазы 142
4.1.4. Состояние а-фазы. Окисленные участки 144
4.2. Микроструктурное состояние и субструктуры 145
4.2.1. Зеренная структура 146
4.2.2. Состояние а-фазы. Классификация субструктур 148
4.2.3. Состояние а-фазы. Сетчатая субструктура 151
4.2.4. Состояние а -фазы. Фрагментированная субструктура 153
4.3. Внутренние напряжения и их источники 156
4.3.1. Внутренние напряжения. Данные рентгеноструктурного анализа 156
4.3.2. Источники внутренних напряжений 157
4.3.3. Внутренние напряжения в субструктуре и их связь с длительной прочностью 160
4.3.4. Границы зерен, локализация карбидной фазы и участки с пониженной плотностью материала 165
4.4. Механические свойства хромомолибденованадиевых сталей 170
4.4.1. Механические свойства сталей с различной длительной прочностью 170
4.4.2. Механические свойства стали 12Х1МФ по сечению трубы паропровода 171
4.5. Выводы 180
Глава 5. Корреляция изменения акустических характеристик в зависимости от структурного состояния и физико-механических свойств хромомолибденованадиевых сталей 183
5.1. Исследование связи жаропрочности стали 12Х1МФ с параметрами сигналов АЭ 183
5.2. Влияние микроструктуры на время задержки ПАВ 196
5.2.1. Изменение микроструктуры от поверхности трубы вдоль зоны разрушения 198
5.2.2. Изменение микроструктуры в глубине материала 205
5.2.3. Изменение микроструктуры вдоль поверхности трубы и связь ее параметров со временем задержки ПАВ 210
5.3. Связь длительных и кратковременных механических характеристик, внутренних напряжений и параметров микроструктуры со временем задержки ПАВ 217
5.4. Выводы 225
Глава 6. Анализ выборочных физико-механических показателей и определение видов состояния длительно работающего металла 228
6.1. Предварительный анализ показателей 228
6.2. Изменение физико-механических показателей стали в окрестности трещины 237
6.3. Выбор и обоснование представительных показателей косвенно характеризующих длительную прочность 246
6.4. Особенности исследования показателей, содержащих «мертвую зону» 256
6.5. Исследование интервальных оценок показателей и точности диагностических признаков 260
6.6. Выводы 263
Глава 7. Применение акустических методов для опенки работоспособности длительно работающего металла 265
7.1. Разработка комплексного критерия предельного состояния 266
7.2. Апробация комплексного критерия при оценке предельного состояния металла промышленного оборудования 269
7.3. Практические рекомендации по применению метода АЭ на промышленных предприятиях 283
7.3.1. Оценка жаропрочности металла паропроводных труб методом АЭ при вдавливании индентора 283
7.3.2. Создание и внедрение полуавтоматической системы регистрации сигналов АЭ на электростанциях 285
7.3.2.1. Испытания отрезков труб под внутренним давлением на высокотемпературном стенде 286
7.3.2.2. Анализ производственных шумов 289
7.3.2.3. Система регистрации АЭ в условиях электростанций 292
7.3.3. Разработка мероприятий по эксплуатационному контролю металла энергооборудования методом АЭ 294
7.4. Выводы 299
Заключение 302
Список литературы 306
Приложения 338
