Механической неполнотой

re «ситной структурой связано с вероятностью их отказов. Большинство разрушений при длительной эксплуатации инициируются по закаленным участкам или в местах возникновения термодиффузионной структурно-механической неоднородности. Данные по отказам за 15 лет эксплуатации по более 4000 стыков технологических линий на различных установках ПО "Салаватнефтеоргсинтез" (табл. 2.8) были сгруппированы по их конструктивному исполнению кольцевых стыков соединений труб на прямых участках, переходах, отводах и фланцевых соединений, а также угловых непово-рогных сварных стыков ответвлений в виде приварки штуцеров, тройников или непосредственного соединений труб.

Применение конструкционных низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, теплоустойчивых и жаропрочных хромомолибденованадиевых, нержавеющих хромоникелевых сталей, биметаллов и композиционных материалов для изготовления аппаратов актуализирует проблему механической неоднородности. Механическая неоднородность, заключающаяся в различии механических характеристик зон (шва Ш, зоны термического влияния ЗТВ и основного металла) сварного соединения, является, с одной стороны, следствием локализованных температурных полей при сварке структурно-неравновесных сталей, с другой - применения технологии сварки отличающимися по свойствам сварочных материалов с целью повышения технологической прочности.

Наиболее систематизированные исследования механической неоднородности сварных соединений приведены в работа О.А. Бакши и его учеников Р.С. Зайнуллина, М.В. Шахматова и др. Вопросы электрохимической неоднородности сварных соединений освещены О.И. Стекловым.

В связи с отсутствием приемлемых технологических решений изготовления надежного в эксплуатации сварного нефтегазохимического оборудования из хромомолибденовых сталей мартенситного класса актуально исследование влияния структурно-механической неоднородности на склонность сварных соединений этих сталей к хрупкому разрушению и на этой основе разработка научно обоснованных технологических мероприятий по ограничению отрицательного влияния факторов неоднородностей для обеспечения их работоспособности.

- исключение основных конструкторско-технологичес-ких факторов концентрации напряжений и устранение их вредного влияния с учетом конкретных параметров структурно-механической неоднородности и условий натружения.

технологической трещиностойкости сварных соединений, что обеспечивает при сварке однородными перлитными электродами возможность увеличения времени между сваркой и последующей термической обработкой. Вследствие реализации эффекта контактного разупрочнения тонких твердых прослоек они имеют большую трещиностойкость, чем трещиностой-кость образцов из металла со свойствами ЗТВ (рис, 2.9). Формирование более благоприятной структурно-механической неоднородности при сварке с РТЦ обуславливает повышение показателей сопротивляемости хрупким разрушениям как при пониженных, так и при высоких температурах эксплуатации и снижение степени электрохимической гетерогенности сварного соединения.

На основе проведенных исследований и результатов опытно-промышленного опробования подготовлены нормативные технологические инструкции по ручной электроду го-вой сварке, по полуавтоматической сварке в среде углекислого газа и по автоматической сварке под флюсом регламентирующие применение разработанных технологий сварки, В этих руководящих документах регламентированы конструктивные формы и размеры элементов подготовки кромок, последовательность и требования к сборке, допустимые параметры твердых прослоек во взаимосвязи с геометрическими размерами и степенью их механической неоднородности, порядок выполнения сварки, выбор сварочных материалов и рекомендуемые режимы сварки, параметры сопутствующего охлаждения с учетом толщины металла свариваемых элементов и рабочих условий эксплуатации.

26. Халимов А.Г. Влияние структурно-механической неоднородности на работоспособность сварных соединений стали 15Х5М // Проблемы технической диагностики и определения остаточного ресурса оборудования: Материалы Всероссийской научно-техн. конф. -Уфа, 1995. - С. 10-22.

Формирование более благоприятной структурно-механической неоднородности при сварке с РТЦ сопутствующим охлаждением обуславливает снижение степени электрохимической гетерогенности сварного соединения. В частности, установлено, что сварка с принудительным охлажде-

Во-первых, при длительной эксплуатации разнородных сварных соединений сталей типа 15Х5М происходит изменение структурно-механической неоднородности. Вдоль зоны сплавления наблюдается науглероживание аустенитного металла сварного шва до 0,1-0,15 мм (рис. 3.14, б) с микротвердостью до 350-380 единиц и обезуглероживание основного металла на глубину до 0,005-0,12 мм (рис. 3.15). Микротвердость на феррритных (светлых) участках обезуглероживания (см. рис. 3.15) понижается до 90-120 единиц (900-1200 МН/м2). Микротрещины по границам ферритных зерен (см. рис. 3.14, а и б) имеют характерные признаки развития трещин термической усталости.

В методике предлагается оценку ресурса печи, эксплуатирующейся при высоких температурах, вести с учетом механо-химических процессов, концентраторов напряжений от различного рода дефектов, в том числе трещино-подобных (непровары и подрезы), развития структурно-механической неоднородности в разнородных сварных соединениях с наличием мягких участков обезуглероживания и хрупких участков науглероживания.

относительные потери теплоты соответственно с уходящими газами, с химической и механической неполнотой горения (с недожогом), в окружающую среду и со шлаком.

относительные потери теплоты соответственно с уходящими газами, с химической и механической неполнотой горения (с недожогом), в окружающую среду и со шлаком.

Остальные потери тепла в котлах связаны с химической и механической неполнотой сгорания топлива, передачей тепла от горячих поверхностей котла окружающему воздуху и т. д. При нормальной эксплуатации эти потери весьма невелики, при плохой — могут достигать даже 10% и более.

Рекомендуемые значения температуры газов на выходе из топочной камеры, предупреждающие шлакование труб, для наиболее распространенных топлив приведены в табл. 4-1. Более глубокое, чем указано в таблице, охлаждение продуктов сгорания в камерных топках нецелесообразно, так как при низких температурах нарушаются условия устойчивого горения, увеличиваются потери с химической и механической неполнотой сгорания из-за замедленного протекания реакции горения при ограниченном пребывании топлива в топке.

Суммарные потери теплоты с механической неполнотой сгорания в уносе, предполагая, что из уносимых частиц уже выделились летучие и влага, а догорания над слоем нет, можно представить в виде

поэтому ёгб цветовые оценки Не используются при М-ладке или оценке режима. При сгорании мазутов величина потерь тепла с механической неполнотой сгорания однозначно не связана с цветом дыма [Л. 3-72]. При одинаковой визуальной оценке эти потери тем больше, чем выше доля коксовых частиц, т. е. чем богаче исходный мазут углеродом (рис. 3-6). Как видно из графика, при сажевом числе, равном 7 (черный дым), легкие мазуты (Сг=86%) дают потерю 0,05 г/м3, а тяжелые (Сг=89%) 0,3 г/м3. В пересчете на механическую «еполноту сгорания это составит 0,05 и ~0,3%. При сжигании мазутов с устойчивым отношением С/Н и налаженном режиме цвет дыма может служить 'косвенным показателем горения и использоваться для нужд визуального и автоматического управления процессом. Обычно это соответствует легкому потемнению выходящих из дымовой трубы газов. Точного соответствия с оптимальным режимом такой метод не дает, так как -ни*.

Поскольку природный газ в основном состоит из СН4, унос из топки его является !не чем иным, как потерей с механической неполнотой сгорания, и, следовательно, 'определяемое значение <7з, является суммой <7з и f/4- Образование свободного углерода при сжигании газа с' избытками кислорода ничтожно мало и практически может не приниматься во внимание.

В процессе сгорания мазута образуются как газообразные, так и твердые углеводороды. При неблагоприятных условиях и те, и другие могут, не прореагировав, покидать котельную установку, образуя компоненты химической неполноты сгорания. Механической неполноты сгорания, т. е. прямых потерь мазута, практически не бывает. Несмотря на это, по сложившейся традиции под <7з понимают только газообразные составляющие, а твердые частицы, почти целиком состоящие из углерода, принято называть механической неполнотой сгорания и обозначать «74. Литература, посвященная вопросам химической полноты сжигания мазутов значительно малочисленнее, чем по газу.

В считавшихся до недавнего времени обычными режимах с а"п.п=1,15 освобождающиеся при окислительном пиролизе коксо-сажевые частицы догорали в ядре факела и уносом их остатков справедливо пренебрегали. Потоки газов по тракту котла были прозрачными. По мере снижения коэффициента избытка воздуха процесс горения затягивается, коксо-сажевые частицы выносятся в относительно холодные зоны, температурный уровень в которых недостаточен для сгорания углерода. В итоге уходящие газы обогащаются высокодисперсными частицами углерода. Появляются потери с механической неполнотой сгорания. Частицы углерода, или, как их обычно не вполне точно называют, сажа, оседают на поверхностях нагрева котла. На трубах паропорегревателей и экранов сажа сразу догорает, не причиняя особых неприятностей. На поверхностях воздухонагревателя, коробов уходящих газов и частично экономайзеров происходит постепенное накопление сажи, что в дальней-74

с механической неполнотой сгорания .... Давление воздуха перед горелкой, кГ/м? .... Дополнительные потери тепла, %: с уходящими газами ............ 0,10 75 0,20 1,5 150 1,0

с механической неполнотой сгорания .... на тягу и дутье1 ............ 0,0 0,1 1,5 0,48