Page 94 - 07

На рис. 8 показана зміна енергетичної пошкоджуваності за товщиною фраг-
мента барабана в околі отворів та між ними.

Рис. 8. Зміна пошкоджуваності
за товщиною фрагмента барабана в околі
отворів (1) та між ними (2) з урахуванням
(штрихова лінія) та без (суцільна) впливу
водневовмісного середовища.
Fig. 8. Change of damaging of drum piece
thickness in the vicinity of the hole (1) and
between holes (2) (dashed line) and without
(solid line) effect of hydrogen containing
environment.

Як видно з рисунків, найбільша пошкоджуваність виникає на зовнішній стінці
барабана в околі отворів. Швидкість охолодження та частота зупинок суттєво
впливають на нагромаджену пошкоджуваність металу та довговічність барабана
в цілому. Так, зокрема вісім планових зупинок упродовж року (рис. 7a, b) зменшу-
ють довговічність барабана котла у 2,5 рази порівняно з однією такою зупинкою.
Аварійні зупинки ще додатково на 10% зменшують час його роботоздатності.
Ще одним суттєвим чинником, який впливає на довговічність, є експлуата-
ційне водневовмісне середовище. З одного боку, водень, який внаслідок реакції
водяної пари з металом парогенеруючих труб котлів, продифундував у метал,
збільшує енергію пружно-пластичного деформування металу, а з іншого – змен-
шує її критичне значення. Це пришвидшує нагромадження пошкоджуваності і
зменшує час експлуатації металу за планової зупинки котла на 20…30%, а за ава-
рійної – на 30…40%.
ВИСНОВКИ
Розроблено методологію оцінювання міцності та довговічності високотемпе-
ратурних конструктивних елементів енергетичного обладнання з урахуванням
впливу експлуатаційного середовища. За критерій оцінки ресурсу прийнято гра-
ничне значення енергетичної пошкодженості, за яку приймається відношення по-
точної енергії деформування одиниці об’єму до її критичного значення. Розроб-
лено алгоритм та програми для розрахунку методом скінченних елементів темпе-
ратурного поля, НДС та концентрації водню в елементах конструкцій і на їх ос-
нові визначено енергії деформування локального об’єму металу. Проаналізовано
НДС барабана котла, виготовленого зі сталі 22К, за умов експлуатації з урахуван-
ням наводнювання стінки та його реальної геометрії. Обчислено накопичення
пошкоджуваності металу барабана за різних режимів експлуатації. Встановлено,
що водень пришвидшує нагромадження пошкоджуваності і зменшує час експлуа-
тації металу за планової зупинки котла на 20…30%, а за аварійної – на 30…40%.
РЕЗЮМЕ. Предложено инженерный подход к оценке прочности и долговечности
конструктивных элементов энергетического оборудования с учетом влияния водородосо-
держащей среды, повышенных давлений и температур. Проанализировано напряженно-
деформированное состояние барабана котла, изготовленного из стали 22К, в условиях
эксплуатации с учетом наводороживания стенки и его реальной геометрии. Вычислено
параметр накопленной повреждаемости металла барабана при различных режимах экс-
плуатации. Установлено, что водород ускоряет накопление повреждаемости и уменьшает
время эксплуатации металла при плановой остановке котла на 20...30%, а при аварийной –
на 30...40%.

100