Способ продления ресурса деталей машин

 

Изобретение относится к технике ремонта и может быть использовано для продления ресурса ответственных машин, преимущественно корпусов энергетического оборудования. Целью изобретения является повышение надежности продления ресурса путем контроля живучести в процессе эксплуатации. По способу продления ресурса корпусов турбин путем периодического выявления выходящих на поверхность дефектов неразрушающими методами и частичного их удаления при расширении вы борок 4 металла между донной частью 6 выборки 4 и следом дефекта 2 по обе стороны дна 6 формируют сбой 8 здорового металла и контролируют живучесть корпуса 1 в процессе его эксплуатации по росту следа дефекта 2 на поверхностях здорового металла в зоне выборки 4. Для повышения информативности в контролируемой зоне может быть выполнен съемный блок изоляции , а контроль живучести может быть осуществлен по следу системы дефектов. Способ позволяет существенно продлить срок эксплуатации литых корпусов мощных турбин. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 В 23 Р 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1.) 4732324/27 (22) 28.08.89 (46) 15.11.91. Бюл. М 42 (71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им.Ф.Э. ДзержинскОГО (72) Ю.Л. Израилев и А.Е. Анохов (53) 621.774 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1294551, кл. В 23 Р 6/04, 1985. (54) СПОСОБ ПРОДЛЕНИЯ РЕСУРСАДЕТАЛЕЙ МАШИН (57) Изобретение относится к технике ремонта и может быть использовано для продления ресурса ответственных машин, преимущественно корпусов энергетического оборудования. Целью изобретения является повышение надежности продления ресурса путем контроля живучести в процессе эксплуатации. По способу продления ресурса корпусов турбин путем периодического выявления выходящих на поверхность дефектов неразрушающими методами и частичного их удаления при расширении вы. борок 4 металла между донной частью 6 выборки 4 и следом дефекта 2 по обе стороны дна 6 формируют сбой 8 здорового металла и контролируют живучесть корпуса 1 в процессе его эксплуатации по росту следа дефекта 2 на поверхностях здорового металла в зоне выборки 4. Для повышения информативности в контролируемой зоне может быть выполнен съемный блок изоляции, а контроль живучести может быть осуществлен по следу системы дефектов, Способ позволяет существенно продлить срОк эксплуатации литых корпусов мощных турбин. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1691041

Изобретение относится к технике ремонта и может быть использовано для продления ресурса ответственных машин, преимущественно корпусов энергетического оборудования.

Целью изобретения является повышение надежности продления ресурса путем контроля живучести в процессе эксплуатации.

На фиг.1 схематично изображен корпус с дефектами и выборками; на фиг.2 — разрез

А — А на фиг.1, выборка в зоне максимальной глубины дефекта; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг,2.

Корпус 1 содержит трещиноподобные дефекты 2 в поврежденной (трещиноватой) зоне 3. По краям зоны 3 и там, где глубина дефекта 2 максимальна, выполнены выборки 4. Расширение 5 этой выборки 4 осуществлено до размеров, при которых между ее донной частью 6 и следом 7 дефекта 2 по обе стороны дна выборки 4 сформированный слой 8 здорового металла имеет толщину h.

Фронт дефекта определен фигурой, обозначенной буквами а, Ь, с, d, е, f, К 1, m, а.

Углубленная часть 9 выборки, расположенная ниже слоя 8 здорового металла, заплавляется (заштрихована, фиг,2, поз.9).

Контроль за развитием трещиноподобных дефектов в корпусах машин и ремонта поврежденных такими дефектами корпусов осуществляют следующим образом. После вывода машины в ремонт. снятия с корпуса

1 тепловой изоляции, зачистки поверхности корпуса 1 в зонах радиусных переходов и наибольшей нагруженности производят контроль выходящих на поверхность дефектов 2 неразрушающими методами (магнитопорошковым, цветной дефектоскопией, вихретоковым, электропотенциальным).

Неглубокие дефекты, имеющие небольшую протяженность (глубина дефекта не превышает 0,15Н, Н вЂ” толщина стенки корпуса в зоне дефекта, протяженность дефекта 1 1,5Н) выбирают (пневмозубила, шлифовальные переносные машинки или электрострожка) без заварки.

При L > 1,5Н дефект удаляют частично по следующей технологии, По концам, а также в зоне максимальной глубины дефекта 2 формируют выборки 4 металла, используя указанную выше технологию. Выборки 4 при глубине максимального дефекта 2, превышающей допустимое значение, составляющее 1/ЗН, расширяют, используя ту же технологию. При расширении выборки 4 между ее донной частью 6 и следом 7 дефекта 2 по обе стороны дна выборки формируют слой 8 здорового металла, толщина которого h = Vnp 1мрп составляет как правило 3-5 мм при Vnp = 10 мм(ч, g pn = 4 — 8 лет.

Углубленная часть 9 выборки, расположенная ниже слоя 8, заполняется наплавляемым металлом по известной технологии (аустенитными без подогрева или перлитными электродами, с подогревом). Оставленные дефекты 2 фиксируют. Используют как нанесение мерительных меток (сетки, концентричные риски с центром окружности в вершине дефекта 2), так и фотографирование зоны выборок с масштабной шкалой или оттиски поверхности с дефектами 2 на светочувствительную бумагу. Корпус изолируют. Машину вводят в эксплуатацию.

Периодическое измерение изменения глубины дефекта 2 осуществляют известными неразрушающими методами. Наиболее целесообразно для контроля живучести в процессе эксплуатации использовать метод электропотенциала. При этом измерительные и токовые электроды привариваются к корпусу и выводятся через изоляцию.

В период ремонта осуществляют контроль неразрушающими методами, для которых необходимо удаление изоляции, Выполнение съемного блока изоляции позволяет осуществлять контроль живучести корпуса оперативно и при кратковременных остановах, в том числе и на выходные дни, Частый контроль целесообразен для глубоких (глубина дефекта 2 превышает

О,ЗЗК) и протяженных дефектов. Определив изменение глубины дефекта за данный промежуток времени между измерениями, находят скорость роста наиболее глубокого трещиноподобного дефекта. Сравнивая скорость роста Ч с величиной V», определяют живучесть корпуса, которую считают исчерпанной,. когда V = Vnp. В качестве дополнительных критериев исчерпания живучести используют сведения по изменению фронта дефекта или системы дефектов.

При этом в качестве предельных величин используют Fnp = 0,5Fce, где Рсеч — площадь сечения корпуса в плоскости развития фронта дефекта или Wnp = Fnp h. Величины

F и W, сравниваемые с Fnp и Wnp, определяют по фронту дефекта (см,фигуру а, Ь, с, d, е, f, К (, m, а на фиг.3) или следу системы дефектов.

Пример. В корпусе цилиндра среднего давления (ЦСД) турбины Т-100-130 ТМЗ выявлен дефект длиной 2300 мм в верхней половине корпуса и 2600 мм в нижней половине корпуса, водной плоскости поперечного сечения при глубине максимального дефекта 0,6Н. Глубины концевых выборок

1691041

50 не превышали 0,3Н на верхней и нижней половинах корпусов. Глубина средней выборки составила 0,7Н (70 мм). При этом на боковых поверхностях выборки глубина максимального дефекта составляла 0,5Н. В связи с этим выборка расширена так, что максимальная глубина дефекта составляла

1/ЗН (33 мм), а толщина слоя здорового металла под дефектом — 4 мм. Углубленная часть выборки (70- (33+4) = 33 мм) заплавлена в соответствии с инструкцией по ремонтной заварке перлитными электродами с предварительным подогревом (сталь

15Х1Н1ФЛ) до 200 — 250 С и фальшподогревом после сварки до 150-200 С. Толщина здорового слоя металла h = 4 мм определена из условия Тчл = 40000 ч (6 лет), Vnp = 4 10 мм/ч. При этом учтено, что размах растягивающих напряжений, определяющих процесс развития трещин при характерном, эквивалентном по повреждению эксплуатационному, годичном цикле чагружения, составляет 200 МПа. При этом размах коэффициента интенсивности напряжений, определяющий (в соответствии с кинетической диаграммой испытания образцов с трещиной из материала данного корпуса) скорость Vnp составила 72,5 МПа Я.

После описанного ремонта корпуса

ЦСД вершина наиболее глубокого дефекта зафиксирована путем нанесения концентричных (с центром в вершине дефекта) окружностей. Шаг этих окружностей равен 1 мм. Нанесены они легким ударом по специальному штампу, затем зафиксирован след системы дефектов. При этом зачищенные наждачной бумагой тонкого номера поверхности контролируемой зоны протерты плотной, смоченной техническим спиртом тканью. Затем лист фотографической (бромсеребряной) бумаги на свету смачивают или выдерживают 5 — 10 мин в 5;ь-ном растворе серной кислоты, слегка просушивают между листами фильтровальной бумаги, Накладывают фотобумагу на зону, не допуская ее смещения, проглаживают резиновым валиком, выдерживают 3 мин. Снятую с поверхности зоны фотобумагу промывают под струей воды, фиксируют в течение 20-30 мин в растворе гипосульфита, промывают (10 мин) в воде и просушивают, По отпечатку следа на кальку с миллиметровой сеткой переносят (рассчитанный на 3ВМ с учетом размеров корпуса) криволинейный след системы дефектов, что позволяет с высокой точностью определять периметр, площадь и обьем зоны дефекта. Практика показывает, что линейные модели здесь вполне достаточны, влиянием кривизны можно пренеб10

30 речь, В данном случае площадь дефекта превысила предельную (F = О,б5 Fggu npu

Fnp = 0,5), Однако в связи с отсутствием резервных корпусов, введя эксплуатационный контроль по предлагаемому способу, корпус оставлен для промышленного эксперимента. Выполненный съемный блок изоляции позволил осуществлять контроль оперативно, При этом фотографировали практически ежемесячно изменение максимальной глубины дефекта и раз в год — изменение следа системы дефектов. Фактическая скоростью оказалась в б раз меньше Vgp, Основной технико-зкономический эффект, ожидаемый в результате внедрения предлагаемого способа, определяется возможйостью существенно продлить (на 15—

30 лет) срок службы литых корпусов мощных турбин, введя эксплуатационный контроль за развитием дефектов.

Не менее важной составляющей эффекта является возможность уменьшения затрат всех видов ресурсов, (материалы, рабочая сила, время простоя) на ремонт корпусов за счет отказа от выборки и заплавки части трещиноватых зон при введении контроля.

Повышается и безопасность эксплуатации при контроле повреждений. Уменьшается при этом и число вынужденных остановов, Формула изобретения

1,Способ продления ресурса деталей машин, в частности корпусов турбин путем периодического выявления выходящих на поверхность дефектов неразрушающими методами, частичного их удаления с формированием по концам и в зоне максимальной глубины дефекта выборок металла с расширением выборки до размеров, при которых глубина максимального дефекта не превышает допустимого значения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности продления ресурса путем контроля живучести в процессе эксплуатации, при расширении выборки между ее донной частью и следом дефекта по обе стороны дна выборки формируют слой здорового металла, толщина которого h = Vnp TMpn, где Чпр — предельно допустимая скорость развития дефекта, определенная по результатам испытания образцов из материала данного корпуса, TMpn — продолжительность эксплуатации между осмотрами, а контроль живучести осуществляют по изменениям глубины и/или фронта дефекта, измеряемых по следу последнего по меньшей мере на двух поверхностях корпуса в зоне выборки.

1691041

Составитель Н.Грудев

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор Э.Слиган

Заказ 3889 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2.Способ по п.1, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения информативности способа, контроль живучести осуществляют по следу системы дефектов.

ЗСпособ по п1, отл и ч а ющи и с я тем, что в контролируемой зоне выполняют съемный блок изоляции,