Твердость крепежа после различных сроков эксплуатации

#G0 Сталь	Твердость НВ, МПа
	в исходном состоянии по ГОСТ 20700-75	после эксплуатации
		50	100 и более
20Х1М1ФГТР	2410-2770	2240-2690	2210-2690
(ЭП182)
20ХМФБР	2410-2770	2410-2770	2410-2770
(ЭП44)
18Х12ВМБФР	2410-2770	2280-2770	2210-2770
(ЭИ993)
20Х2М1Ф	2410-2770	2240-2770	2210-2690
(ЭИ723)

В процессе эксплуатации обязательному визуальному и ультразвуковому контролю подвергают стыковые и угловые сварные соединения питательных трубопроводов (от питательного насоса до котла), стыковые сварные соединения труб трубопроводов с наружным диаметром 108 мм и более, сварные стыковые и угловые соединения с литыми, коваными и штампованными деталями трубопроводов и коллекторов с наружным диаметром 108 мм и более. Периодичность и объемы контроля зависят от параметров среды и определены в табл. П2.2 приложения 2 настоящего издания.

Сварные соединения на трубах из легированных хромомолибденованадиевых сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф обычно работают при температурах, при которых интенсивно развивается ползучесть. На таких сварных соединениях могут наблюдаться межкристаллитные трещины по околошовной зоне, где происходит подкалка металла при сварке. Трещины связаны со снижением пластичности металла в локальной околошовной зоне из-за дисперсионного твердения - выпадения очень мелких карбонитридов из пересыщенного твердого раствора в железе. Дисперсионное твердение может происходить в процессе как отпуска, так и длительной высокотемпературной эксплуатации. Такие трещины начинаются от конструкционных и технологических концентраторов напряжений (границы усиления сварного шва, подрезов, непроваров и т.п.) и могут быть связаны с недоотпуском после сварки. Начальные трещины, которые могут образоваться в процессе термической обработки, сравнительно невелики, но процесс ползучести при ограниченной локальной длительной пластичности может быстро развить их в магистральные транскристаллитные трещины, вызывающие внезапное хрупкое разрушение. Трещины этого вида развиваются в первые 10-20 тыс. ч эксплуатации. На заводах применяются зашлифовка усилений сварных швов жестких соединений и дефектоскопия поверхности.

В сварных соединениях из хромомолибденованадиевых сталей в околошовной зоне при длительной эксплуатации могут развиваться локальные повреждения другого рода - трещины, проходящие по мягкой прослойке, которая образуется в околошовной зоне, нагреваемой до температур, близких к точке Ас, т.е. по зоне переотпуска, обычно располагающейся на расстоянии 2-3 мм от линии сплавления.

Мягкая прослойка неизбежно образуется при сварке хромомолибденованадиевых сталей. Ее нельзя устранить отпуском, и она исчезает только после полной фазовой перекристаллизации. При отсутствии ползучести мягкая прослойка не провоцирует образования трещин. Из-за высокой температуры вероятность образования трещин по мягкой прослойке со временем возрастает. Появлению их способствуют высокие напряжения от изгиба, которые часто наблюдаются в эксплуатации при самокомпенсации тепловых расширений элементов котла и трубопроводов. В сварных соединениях хромомолибденовых сталей 12МХ и 15ХМ, слабо термически упрочняющихся, твердая и мягкая прослойки выражены слабо, и указанные виды трещин не наблюдаются.

Мелкие паукообразные трещины могут появляться в верхних слоях сварных соединений хромомолибденованадиевых сталей, выполняемых в последнюю очередь и не претерпевающих в дальнейшем фазовой перекристаллизации. Трещины обычно не имеют тенденции к быстрому развитию и после сошлифовки вновь не возникают.

Механические свойства металла сварных соединений, как и основного металла, могут изменяться в процессе длительной эксплуатации при высокой температуре. Для оценки состояния металла сварных соединений периодически осуществляют вырезки.

По тракту свежего пара на паропроводах острого пара и горячего промежуточного перегрева с температурой 540°С и выше вырезают по одному сварному стыку удовлетворительного качества после первых 100 и 200 тыс. ч эксплуатации, а затем через каждые 50 тыс. ч. Вырезку стыка производят из трубы с максимальной остаточной деформацией. При отрицательном результате оценки состояния металла вырезают и испытывают второй стык из трубы того же типоразмера.

На паропроводах из стали 20, работающих при температуре от 400 до 450°С, существует опасность графитизации металла в околошовной зоне - распада цементита с образованием графита. Графитовые включения расположены преимущественно по границам зерен. Частицы графита ослабляют металлическую матрицу, приводят к концентрации напряжений и облегчают хрупкое разрушение. Особенно опасны образования графита в виде цепочек. Такие включения наблюдаются в зоне термического влияния сварных соединений.

В связи с возможностью графитизации на трубопроводах из стали 20, работающих при температуре выше 400°С, вырезают и исследуют один сварной стык после первых 100 тыс. ч эксплуатации; затем вырезки повторяют через каждые 50 тыс. ч эксплуатации. При обнаружении графитовых включений в одном сварном соединении контролю подвергают второе соединение. Сварные соединения рекомендуется вырезать вблизи выходного коллектора котла, где температура пара несколько выше.

Сварные соединения, вырезанные из трубопровода, должны быть подвергнуты исследованиям: химического состава основного и наплавленного металла, твердости металла по поперечному сечению сварного соединения, механических свойств сварного соединения при комнатной и рабочей температурах, макро- и микроструктуры поперечного сечения. Результаты исследований должны быть представлены по форме, указанной в табл. 2.11.

При исследовании вырезанных сварных соединений необходимо определить химический состав основного и наплавленного металла, твердость металла по поперечному сечению, механические свойства при рабочей и комнатной температурах, макро- и микроструктуру, а также величину и характер возможных дефектов. Размеры дефектов не должны превышать нормативных значений, допускаемых по РД 34.15.027-93 [65]. Схема вырезки образцов для испытаний также должна соответствовать требованиям РД 34.15.027-93.

Таблица 2.11