Научная статья на тему 'Исследование причин трещинообразования на коленах реактора, работающего при сверхвысоком давлении'

Исследование причин трещинообразования на коленах реактора, работающего при сверхвысоком давлении Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
107
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Металлообработка
ВАК

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Дмитриев В.Я., Комаишко Сергей Георгиевич, Кулик Георгий Николаевич, Моисей Михаил Вильгельмович

Обосновано обязательное проведение высокого отпуска после изготовления колен высокого давления путем холодной гибки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Дмитриев В.Я., Комаишко Сергей Георгиевич, Кулик Георгий Николаевич, Моисей Михаил Вильгельмович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Research of the causes of cracking on knees of reactor wich worked under super high pressure

Searching of causes of cracks on knees of a tubular reactor of installation for the manufacture of high pressure polyethylene, and also diagnostic study of a condition of its material is presented. Scientifically justified methods of reduction of probability of cracks formation on similar products in the course of their exploitation at a manufacture stage are offered.

Текст научной работы на тему «Исследование причин трещинообразования на коленах реактора, работающего при сверхвысоком давлении»

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

УДК 621.643/.644-987.001.24 (035)

Исследование причин трещинообразования на коленах реактора,

работающего при сверхвысоком давлении

В. Я. Дмитриев, канд. техн. наук, С. Г. Комаишко, генеральный директор, Г. Н. Кулик, главный металлург, М. В. Моисей, главный конструктор ОАО «Дефорт» (Санкт-Петербург)

Обосновано обязательное проведение высокого отпуска после изготовления колен высокого давления путем холодной гибки.

Введение

На исследование представлено колено с изгибом под углом 180° реакторного блока установки для производства полиэтилена высокого давления, на котором в процессе эксплуатации образовалась сквозная трещина, обнаруженная по попаданию продукта в охлаждающую среду. Аварии такого рода случались и ранее с коленами как зарубежных производителей [3, 6], так и изготовленных на отечественном производстве из импортных труб. Аналогичные происшествия могут происходить и в других отраслях промышленности [2].

Согласно сведениям, полученным от эксплуатирующей организации, колено изготовлено холодным гибом радиусом 1300 мм из трубы 0 95 х 27,5 по DIN 50049-3.1В, материал трубы сталь 30CrNiMo8, химический состав стали и механические свойства приведены в табл. 1 и 2.

Рабочая среда во внутренней полости трубы — этилен, пропан, полиэтилен. Рабочее давление среды поддерживается на уровне 175 ... 195 МПа, температура — в пределах

Химический состав материала колена

290 ... 315 °С. Рабочее давление воды в рубашке — 5,5 МПа. Температура воды: на входе 190 ... 220 °С; на выходе 195 ... 230 °С. Охлаждающая вода меняется (сливается) два раза в год. Состав охлаждающей воды эксплуатирующей организацией не предоставлен.

Общий срок эксплуатации колена — 10 лет, что соответствует наработке примерно 80 000 часов. В течение года происходит 70 остановок линии, при этом общее число сбросов давлений циклов составляет примерно 700 циклов.

За указанное время три раза выполнены испытания колен пробным давлением, при этом уровень давления: в трубе — 350 МПа, в рубашке — 8,9 МПа.

Цель работы

Нахождение причин возникновения трещин при эксплуатации реакторных колен для производства полиэтилена высокого давления и выработка рекомендаций по уменьшению вероятности их появления.

Таблица 1

Значение C Si Mn P S Cr Ni Mo

Min 0,26 0,15 0,30 - - 1,80 1,80 0,30

Max 0,33 0,40 0,60 0,035 0,020 2,20 2,20 0,50

Таблица 2

Механические свойства материала колена

Значение Предел прочности s в Предел текучести Относительное удлинение S5 Относительное сужение s02/sß НВ

МПа %

Min 932 804 12 > 50 - 280

Max 1128 1000 - - 0,92 340

Методика проведения исследования

1. Визуальный и измерительный контроль, а также выявление расположения дефектов другими методами неразрушающего контроля (УЗК и магнитопорошковый).

2. Составление схемы и разрезка колена на участки.

3. Раскрытие дефектов и определение их вида и размеров.

4. Контрольное определение химического состава материала.

5. Определение механических свойств металла по длине колена.

6. Металлография и фрактография.

7. Оценка остаточных напряжений.

8. Расчетная оценка напряжений в стенке колена:

• после процесса гибки;

• от действия рабочих давлений и температур.

Проведение исследования

Визуальный осмотр показал, что наружная поверхность колена имеет выраженные повреждения как общей, так и локальной коррозии в виде отдельных пятен, при этом трещины несколько смещены от нейтральной линии гиба трубы в сторону наружного радиуса.

Результаты ультразвукового и магнито-порошкового контроля свидетельствовали о следующем:

• дефектов типа трещин продольной ориентации не обнаружено;

• выявлены многочисленные дефекты типа трещин поперечной ориентации, прилегающие к наружной поверхности колена, из них 13 трещин дают эхо-сигнал предельной ве-

VI

Рис. 1. Части А и Б отрезка 5—6 исследуемого колена после разрезки в продольном направлении:

I ... VI — условные номера дефектов; В — место разреза

личины, соизмеримый с сигналом от уголкового отражателя торца колена, т. е. имеют столь большую глубину, что исключается возможность ее оценки по амплитуде эхо-сигнала;

• 8 из 13 наиболее глубоких дефектов типа трещин поперечной ориентации, прилегающих к наружной поверхности, сопровождаются дефектами типа трещин поперечной ориентации, прилегающими к внутренней поверхности трубы колена и расположенными в тех же сечениях колена, что и наружные трещины.

Магнитопорошковому контролю подвергнут отрезок колена длиной 250 мм (рис.1), содержащий трещины, выявленные при ультразвуковом контроле. Для обеспечения возможности контроля внутренней поверхности трубы колена отрезок был разрезан вдоль плоскости гиба. Использовался способ продольного намагничивания фрагмента в различных направлениях. В ходе исследования дефектов типа трещин продольной ориентации не обнаружено; дефектов типа трещин поперечной ориентации на внутренней поверхности трубы отрезка колена не обнаружено; на наружной поверхности отрезка колена обнаружены шесть трещин поперечной ориентации с длинами до 40 мм.

Расположение трещин по длине колена показано на рис. 2, а результаты измерительного контроля приведены в табл. 3. Измерение диаметров сечения в местах расположения трещин производили в двух взаимно перпендикулярных направлениях: в плоскости колена ((¿г) и в плоскости, нормальной к плоскости колена (¿в). На рис. 1 также представлена схема разрезки колена и получаемых темплетов для изготовления образцов.

Для выявления фактического вида и размеров дефектов был выбран сегмент колена между точками 5-6. Предварительно наличие дефектов на этом отрезке было выявлено (магнитопорошковым методом) в количестве четырех штук с одной стороны и двух с другой и описано ранее. Все дефекты располагались в поперечном направлении около нейтральной линии (относительно гиба), несколько смещенные к выпуклой его части. На самой выпуклой и вогнутой частях колена дефектов не оказалось.

Указанный сегмент был разрезан в продольном направлении на две части (А и Б) показанные на рис. 1. Дефекты обозначены условными номерами I ... VI. Раскрытие данных дефектов было выполнено при их нагру-жении до разрушения по схеме трехточечного изгиба.

A — A

A — A

Б — Б

'ао,

VIII X

VII

В — В

Г — Г

■ 7 -3-

Ra 3,2

R5 5

16

I

г а = 2

34

66

Д — Д

60°

180

40

Рис. 2. Схема разрезки исследуемого колена высокого давления.

Темплеты для определения: I — химического состава; II ... V — механических свойств на поперечных образцах; VI ... VIII — механических свойств на продольных образцах; IX — кинетики развития трешин; X —микроструктуры и микротвердости; XI — остаточных напряжений; XII — механических свойств на продольных образцах после отпуска

Вшах гиба

Вшах гиба

Ншах гиба

Вшах гиба

Вшах гиба

Вшах гиба

8

Таблица 3

Местоположение трещин и значение диаметров

Номера участков }i li + 1 (по хорде) dp dE

мм

0 ... 1 570 - 96,17

1 ... 2 175 96,20 96,25

2 ... 3 155 96,17 96,25

3 ... 4 210 96,18 96,22

4 ... 5 300 95,85 96,24

5 ... 6 260 96,15 96,22

6 ... 7 210 96,24 96,25

7 ... 8 425 96,27 96,33

8. 9 165 96,26 96,44

9. 10 290 96,27 96,24

10. 11 45 96,22 96,12

11. 12 265 96,22 96,25

12. 13 255 96,19 97,22

13. 0 730 - 96,29

Рассмотрение раскрытых дефектов однозначно позволило классифицировать их как трещины, распространяющиеся от наружной поверх-

II

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

-- 25 14

— = 0,56 2с

III

IV

V

30 20

— = 0,67 2с

2с = 25 l = 19

— = 0,76 2с

Рис. 3. Вид и размеры дефектов в изломах: II, III, IV, V — номера дефектов на рис. 1

ности, поверхность трещин покрыта значительным слоем продуктов коррозии металла, имеет темный цвет. В числе раскрытых дефектов нет сквозной трещины, однако вершину трещины III отделяет от поверхности канала приблизительно один миллиметр. Форма и размеры раскрытых дефектов в изломе показаны на рис. 3.

При определении химического состава стали спектрально-эмиссионным и химическим методами по стандартным методикам установлено следующее содержание компонентов (массовая доля): углерод — 0,29; хром — 2,0; никель — 2,0; молибден — 0,43; кремний — 0,32; марганец — 0,43; медь — менее 0,1; ванадий — менее 0,05; фосфор — 0,012; сера — 0,003.

Для определения свойств материала колена при растяжении были использованы образцы типа V № 7 по ГОСТ 1497-84. Полученные результаты представлены в табл. 4, диаграммы усилие — удлинение для образцов 1, 2, 3, вырезанных из темплета № 7, приведены на рис. 4.

Для материала темплетов № 15 и 16 был произведен отпуск при температурах 580 °С и 620 °С с последующим испытанием образцов, аналогично предыдущему. Полученные данные приводятся в сопоставлении с исходными (до отпуска) на рис. 5.

Испытания на изгиб выполнены при температуре 20 °С ударным изгибом с определением показателей KCU, KCV, KCT на образцах соответственно типов 1, 11, 19 по ГОСТ 9454-78, а также статическим изгибом на образцах 1 по РТМЗ 1419-80 с определением показателя трещиностойкости K1с. Полученные результаты приведены в табл. 5.

Оценка скорости роста трещин проведена на образцах 20 х 40 х 180 мм по методике РД 50-345-82. Острый надрез на образцах предварительно нанесен электроискровым способом, образование усталостной трещины глубиной около 2 мм и испытание до разрушения циклическим нагружением выполнено на установке HUS-1060. При обработке полученной диаграммы ¿тр — N в виде зависимости dl/dN = C0ÄÄ1n, где значения С0 и n составили: С0 = 3,17 . 10-9 и n = 2,06.

Также для оценки изменения состояния металла по толщине стенки была измерена твердость по методам, регламентированным ГОСТ 9450-76 (измерение микротвердости); ГОСТ 9013-59 (метод Роквелла); ГОСТ 9012-59 (метод Бринелля). Для измерения твердости использован темплет № 10 после полировки. Полученные данные на направлении максимального радиуса гиба представлены на рис. 6.

МЕТАЛЛООБРАБОТКА

Таблица 4

Механические свойства образцов при испытаниях на растяжение

Номер темплета (по рис. 2) Номер образца (по рис. 2) Направление вырезки "0,2 "в 85

МПа %

2 1 2 Поперечное 1007 1001 1107 1095 0,91 0,91 13,8 12,8 56,6 51,9

6 1 1227 1227 1,0 12,0 65,1

4 947 1106 0,86 15,8 64,9

1 1212 1212 1,0 6,5 -

2 1178 1178 1,0 6,5 -

3 - 1179 - 6,5 -

4 984 1109 0,89 12,5 -

7 5 6 Продольное 1035 799 1127 1121 0,92 0,71 10,5 12,0 —

7 891 1077 0,83 14,3 -

8 858 1102 0,78 11,0 -

9 882 1099 0,80 11,8 -

10 971 1105 0,88 14,5 -

11 979 1128 0,87 13,5 -

12 972 1079 0,90 13,5 -

При металлографических исследованиях предполагалось определение:

• вида микроструктуры в различных по окружности участках шлифа;

• характера повреждений металла в местах язвенной приповерхностной коррозии;

• вида трещины по глубине ее распространения по стенке колена.

Для определения микроструктуры вне зоны выраженной коррозии использован тем-плет № 10, из которого был изготовлен шлиф по всему сечению. Микроструктура рассмотрена на оптическом микроскопе «Неофот-21» в приповерхностном слое. Микроструктура металла — сорбит отпуска, несколько различный по степени дисперсности, на поверхности следы

Р, Н

9800

4900

0 123456 78

АI, мм

Рис. 4. Диаграммы усилие — удлинение при испытании образцов 1, 2 и 3 на растяжение, вырезанных из темплета № 7

общей коррозии. У наружной поверхности отчетливо выражена язвенная коррозия, у внутренней она отсутствует, и у нее не выявлены

1274

1176

1078

999,6

980

5,

о 882

803,6

784

686

1274

1176 1127 1078

980

931

с" 882

784 686

25

20

15 & 12 ^ 10

5

0

4 Ди 4 апаз он о \ 5,2 по ТУ К 1 1

С > Д ; 3 □ с 1 ] а ф I 5 ^ ч • < г } о 5 т

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

< ► ( » 4 » Д шпа зон по ТУ

* 1 ' 11 И' • ' г •

т

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Рис. 5. Механические свойства металла в исходном состоянии (•) и после отпуска при температуре 580 °С (Д) и 620 °С (□).

Таблица 5

Определение показателей KCU, KCV, KCT и Klc

Номер темп-лета Номер образца Направление вырезки кси ксу кст К1с

Дж/см2 кгс/мм3/2

3 1 Поперечное 59

2 69

4 1 467

2 404

6 2 Продольное трещиной I [ия проведен С1. 153

3 153

5 510

6 560

7 167

8 184

8 * Об ** и держан 1 153

2 83,3

3 6,2*

4 110

5 152

6 416**

7 153

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8 5разец с спытан !ием N0 раб ы в очем воде сече с 3% 507** нии. -ным со-

следы общей коррозии. По контуру язвенной коррозии видны распространяющиеся ветвящиеся трещины. Начало трещины имеет вид язвенного повреждения, по мере ее распространения в глубину «берега» сохраняют вид коррозионных повреждений и ответвлений в стенку. В конце трещины на глубине 17 мм имеются разветвления, характерные для коррозионного растрескивания.

Для определения характера разрушения металла на микроуровне была выполнена фрак-тография образцов (испытанных на растяжение), поскольку из-за сильной коррозии тре-

ИУ5 ИВСэ ИУ100 ИВ

400

350

300

о — ИУ5 • - ИУЮ0 — ИВСЭ

□ — ИВ 5/750 ■ — ИВ 10/3000

. х.

УХ ■ □

Ян = 47,5

40

30

- 20 мм

Рис. 6. Замеры твердости темплета по сечению в направлении максимального радиуса гиба

щин, образовавшихся в период эксплуатации, определение микрорельефа изломов не представилось возможным. Для этой цели использовались образцы 1 и 4 из различных участков темплета № 7. Они имеют площадки отрыва, расположенные перпендикулярно к направлению максимального растягивающего напряжения. Поверхности скола практически одинакового размера и визуально не различаются. Рассмотрение сколов в растровом электронном микроскопе «Супер-Мини-СЭМ» не выявило различий в их строении на микроуровне. Для изломов характерным является наличие длинных и коротких вторичных трещин, расположенных в одном направлении. Участки между трещинами имеют ямочное вязкое строение. Ямки мелкие, равноосные. В образце 1 параллельные вторичные микротрещины на исследуемой поверхности излома наблюдаются чаще и ближе расположены друг к другу, чем в образце 4.

Остаточные напряжения были определены для оценки их уровня в тангенциальном и осевом направлениях.

Тангенциальные остаточные напряжения были зафиксированы по методике [1], реализующей метод послойного обтачивания. Для этой цели использованы темплеты 11 и 12. Перед их обточкой на внутренней поверхности наклеивались тензорезисторы с шагом 90°, показания которых регистрировались при поэтапном снятии слоев металла. Толщина снимаемого слоя составляла 3,0 ... 6,5 мм. После того как толщина стенки стала 0,6 и 4,6 мм, оставшиеся кольца были разрезаны по образующей. Регистрация показаний тензометров производилась с помощью прибора ИДЦ-1. Полученные результаты представлены на рис. 7, на котором для сравнения приведены расчетные значения остаточных напряжений после автофретирова-ния трубы давлением 650 МПа.

В связи с наличием в колене трещин поперечной ориентации определение остаточных напряжений в осевом направлении представляется нецелесообразным, так как при образовании трещин осевые остаточные напряжения снимаются.

Выполнен расчет эксплуатационных напряжений колена от действия давления и температурного перепада, а также технологических остаточных напряжений, образующихся в процессе изготовления колена, при решении задачи моделирования процесса гибки труб методом конечных элементов на базе программы АКЯУЯ. Эксплуатационные осевые напряжения получены на уровне не выше 240 ... 270 МПа: растягивающие на наружной, а сжимающие на внутренней поверхности колена.

ост, МПа

I, мм

Рис. 7. Распределение ост по сечению и толщине стенки, место определения по кольцу с шагом 90°, начиная от точки с максимальным радиусом гиба:

О — темплет 11 и • — темплет 12; □ — темплет 11 и ■ — темплет 12; Д — темплет 11 и А — темплет 12; ◊ — темплет 11 и ♦ — темплет 12; х — расчетные напряжения после автоскрепления при давлении 650 МПа

Технологические остаточные напряжения показаны на рис. 8 в виде графиков значений остаточных напряжений на наружной поверхности выделенного сечения трубы (на половине окружности). Наружный диаметр трубы равен 96 мм, следовательно, длина полуокружности в сечении равна 150,7 мм. По оси абсцисс принято расстояние по наружной поверхности трубы от внутреннего радиуса гиба к наружному. Получено, что наибольшие остаточные напряжения, распределенные практически по всей толщине стенки трубы, имеют место в осевом направлении.

Кривые на рис. 8 подтверждают этот вывод и дают возможность оценить характер распределения остаточных осевых напряжений: на внутреннем радиусе гиба трубы напряжения сжатия имеют место практически до нейтральной оси, в районе нейтральной оси напряжения меняют знак и достигают максимального положительного значения практически на нейтральной оси — напряжения растяжения 650 ... 700 МПа, затем от нейтральной оси напряжения растяжения несколько уменьшаются (на 150 ... 250 МПа) в направлении к наружному радиусу гиба трубы.

Распределение остаточных осевых напряжений растяжения по наружной поверхности трубы в зоне нейтральной линии согласуется с данными по местоположению образовавшихся при эксплуатации трещин, несколько смещенных от нейтральной линии к наружному радиусу гиба трубы (см. рис. 1).

Таким образом, по наружной поверхности колена в зоне нейтральной линии совокупность эксплуатационных напряжений и технологических остаточных напряжений достигает значений 790. 970 МПа.

Расстояние по наружной поверхности трубы от внутреннего радиуса гиба к наружному, мм

Рис. 8. Распределение остаточных напряжений на наружной поверхности колена

Обсуждение полученных результатов

В общем случае могут быть рассмотрены следующие факторы, определяющие и развитие кольцевых трещин в колене:

• несоответствие параметров колен и условий их эксплуатации;

• повышенный уровень напряжений и усталости металла;

• коррозионно-циклическая усталость;

• коррозионное растрескивание металла при воздействии охлаждающей среды и напряжений.

Анализ данных табл. 3 свидетельствует о том, что овальность поперечных сечений колена незначительна.

Сопоставление полученного химического состава с данными табл. 1 показывает, что материал соответствует стали 300г№Мо8.

Завышенный уровень прочностных свойств показанных на диаграммах рис. 4, говорит о наличии деформационного старения [5]. Об этом же свидетельствует данные рис. 6, т. е. повышение твердости в приповерхностных слоях может быть обусловлено упрочнением металла при деформационном старении, вызванном процессами температурного и силового воздействия за период длительной эксплуатации колена. Чтобы это явление не оказывало влияние на работоспособность данного оборудования, его периодически необходимо подвергать ремонту, одной из основных операций которого является отпуск. Данные испытаний до и после отпуска показывают выравнивание свойств и повышение пластичности по сечению.

Присутствие зуба текучести (см. рис. 4) говорит о том, что данное колено не было подвергнуто операции автофретирования. Об этом же свидетельствует пониженный уровень (рис. 7) остаточных напряжений в тангенциальном на-

правлении, полученных экспериментальным путем. Как показано в работе [4], для работоспособности данного типоразмера труб операция автоскрепления необходима.

Результаты испытаний механических свойств на растяжение образцов в других сечениях тем-плета № 7 следует считать соответствующими потребительским механическим свойствам рассматриваемой стали.

Что касается механических свойств образцов при испытаниях на статический и ударный изгиб, приведенных в табл. 5, то эти данные свидетельствуют о высоких показателях ударной вязкости и трещиностойкости металла колена в местах вне расположения дефектов. Об этом же свидетельствуют фрактогра-фические исследования, т. е. то, что разрушение вне зоны коррозионных разрушений носит вязкий характер.

Оценка скорости роста трещин, проводимая сопоставлением кривой ё1/<Ш — Д#1, характеризующей кинетику разрушения металла исследуемого колена, показывает, что скорость разрушения металла данного колена не превышает значений, определенных для стали 30Сг№Мо8 в исходном состоянии.

Как из раскрытия дефектов с помощью излома, так и из металлографических исследований видно, что разрушение в зоне коррозионных поражений металла носит явно циклический характер.

Приведенные данные определения механических свойств материала колена вне участков пластически деформированных при холодном гибе (выгнутая и вогнутая часть трубы) показали соответствие в нейтральном слое трубы показателей прочности, пластичности и ударной вязкости требованиям технических условий на сталь 30Сг№Мо8. Данные о повышенном уровне прочности по показателям <"02 и ов и снижении пластичности (85) в зоне максимальных растягивающих деформаций при гибе свидетельствуют об упрочнении материала при указанной операции. Однако, несмотря на пониженные значения показателя пластичности, образования и развития кольцевых трещин в этой зоне не отмечено.

Значение ударной вязкости по показателям КСи, КСУ, КСТ во всех исследованных местах характеризует высокий уровень сопротивления металла хрупкому разрушению. Полученные данные позволяют считать, что образование и развитие кольцевых трещин с качеством металла не связано.

Проведенная рассчетная оценка сопротивления металла циклическим нагрузкам показывает значительные резервы прочности по показателям усталости, что исключает возмож-

ность образования микротрещин и их развития без воздействия повреждающих факторов типа коррозии.

Полученные при раскрытии трещин виды изломов, а также данные металлографии определенно указывают на то, что образование и раскрытие кольцевых трещин с наружной поверхности трубы колена вызвано коррозией под действием охлаждающей среды.

Также следует отметить, что многочисленные коррозионные повреждения имеют место только с наружной поверхности трубы и отсутствуют на внутренней поверхности, контактирующей с продуктами синтеза (этилен, полиэтилен). А такие характеристики охлаждающей среды (перегретой воды), как содержание хлорид-ионов, кремниевой кислоты, гидразина гидрата и других определяют интенсивность коррозионных повреждений. Из возможных типов коррозионных повреждений в данном случае наблюдается общая равномерная и локальная язвенная коррозия, приводящая к развитию трещин по глубине стенки колена. Характер и ориентация трещин (по нормали к оси колена) указывают на то, что их развитие происходит под действием осевых растягивающих напряжений (рабочих и остаточных), достигающих на наружной поверхности значений 780 ... 970 МПа.

Месторасположение кольцевых трещин в «нейтральной» по отношении к гибу части сечения колена обусловлено высоким уровнем остаточных напряжений после гиба трубы. По расчетным оценкам уровень остаточных напряжений холодного гиба в зоне образования кольцевых трещин достигает 650 ... 700 МПа, что в сочетании с напряжениями от рабочих давлений и перепада температур и определяет место начала образования коррозионного растрескивания. Таким образом, причиной образования кольцевых трещин в коленах является коррозионное растрескивание при длительном воздействии активной охлаждающей среды и повышенного уровня напряжений.

Учитывая отмеченный фактор развития коррозионных повреждений (повышенный уровень напряжений), следует признать, что способом задержки процесса растрескивания является снятие остаточных напряжений, возникающих при холодном гибе, что может быть осуществлено отпуском колена при температуре 600 °С после операции гиба.

Заключение

Результаты исследования причин трещино-образования на коленах реактора для производства полиэтилена высокого давления позволяют сделать вывод, что причиной образования

и развития трещин в металле колена является его коррозионное растрескивание под действием коррозионно-активной среды и напряжений от рабочих термосиловых нагрузок и остаточных технологических напряжений, возникающих при холодном гибе трубы.

Для повышения работоспособности и срока службы колена из стали типа 30Сг№Мо8 рекомендуется производить отпуск колена после операции гиба при температуре 600 °С и в процессе эксплуатации реакторов постоянно обеспечивать качество циркуляционной охлаждающей воды в соответствии с установленными нормами.

Литература

1. Кобрин М. М., Дехтярь Л. И. Определение внутренних напряжений в цилиндрических деталях. М., Машиностроение, 1965.

2. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Радиационное материаловедение: Учеб. для вузов/ Под ред. А. М. Паршина и А. Н. Тихонова. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003.

3. О причине разрушения автофретированных труб в производстве полиэтилена высокого давления / А. Н. Казюнов, В. А. Борисенко, Л. В. Березовский и др. // ФХММ. 1987. № 6.

4. Освоение производства колен реактора установок для изготовления полиэтилена высокого давления / Я. М. Виторский, В. Я. Дмитриев, С. Г. Комаишко и др. // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 4.

5. Уайэтт О., Дью-Хьюз Д. Металлы, керамики, полимеры: Введение к изучению структуры и свойств технических материалов / Пер. с англ. под ред. Б. Я. Любова. М.: Атомиздат, 1979.

6. Эксплуатационная надежность гнутых элементов труб высокого давления установок производства полиэтилена / М. И. Миль, А. П. Корчагин, Л. П. Макарова и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. 1985. № 2.

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ПОЛИТЕХНИКА» ПРЕДСТАВЛЛЕТ

М. А. Палей, А. Б. Романов, В. А. Брагинский

Допуски и посадки:

Справочник: в 2 ч. 9-е изд., перераб. и доп. СПб.: Политехника, 2009.

ISBN 978-5-7325-0885-7 (общ.)

К 60-летнему юбилею справочника «Допуски и посадки» издательство «Политехника» выпустило 9-е издание книги в двух томах.

Справочник содержит основные материалы и рекомендации по расчету, применению в машино- и приборостроении, других отраслях техники Единой системы допусков и посадок (ЕСДП), основных норм взаимозаменяемости (ОНВ) в их увязке с международными стандартами (ИСО). Материалы приведены по состоянию на январь 2008 года.

В части 1 рассмотрены допуски и посадки гладких цилиндрических и плоских соединений, шероховатость, допуски формы и расположения поверхностей.

В части 2 рассмотрены основы и методы расчета размерных цепей, допуски и посадки типовых соединений — конических, резьбовых, шпоночных, шлицевых, с подшипниками качения, допуски зубчатых и червячных передач, допус-

ки и посадки изделий из пластмасс, резин, керамики, древесины, нормы точности отливок из металлов и сплавов.

Справочник предназначен для ИТР, занимающихся разработкой, конструированием изделий, а также производством и контролем машин, механизмов, деталей любых отраслей техники. Может быть полезен маркетологам, студентам технических университетов, техникумов, колледжей, а также преподавателям и научным работникам.

Цена: 1100 руб.

Отдел реализации:

тел./факс (812) 312-44-95, тел. (812) 571-61-44, e-mail: masha@polytechnics.spb.ru,

sales@polytechnics.spb.ru, http: www.polytechnics.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.