|
Стр. 4
определяет технологию ультразвукового контроля со стороны
центральной полости.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Технология ультразвукового контроля (УЗК) предназначена
для обнаружения несплошностей металла цельнокованых роторов со
стороны центральной полости на глубину до 80 мм. Данная технология
позволяет надежно регистрировать дефекты с эквивалентной площадью
от 2 кв. мм.
1.2. Для проведения контроля необходимо обеспечить свободный
доступ к центральной полости ротора (ЦПР).
1.3. УЗК выполняется после восстановления живучести ЦПР путем
удаления тонкого (0,1 - 0,2 мм) поверхностного слоя металла и
проведения видео-, вихретокового и ДАО-контроля.
1.4. Контроль осуществляется контактным эхо-методом с
использованием приспособления, ориентирующего датчик в заданном
положении.
1.5. Контроль должен выполняться бригадой из двух
дефектоскопистов, аттестованных согласно действующим отраслевым
требованиям.
1.6. При проведении контроля необходимо руководствоваться РД
34.17.440-96 [3.67].
2. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
2.1. Для проведения УЗК роторов применяется комплекс,
включающий следующие средства:
2.1.1. Серийный дефектоскоп. Рекомендуется использовать УД2-12
или УДЦ-201. Допускается использование современных дефектоскопов с
аналогичными характеристиками.
2.1.2. Специальные призматические пьезоэлектрические
преобразователи (ПЭП), с углом ввода 60 и 90 градусов, притертые
по внутренней поверхности ЦПР в осевой и азимутальной плоскостях
(4 шт.) и прямой ПЭП. Рабочая частота ПЭП составляет 2,5 МГц.
2.1.3. Радиочастотный кабель РК-50 длиной не менее 10 м,
снабженный разъемами для подключения к ПЭП и дефектоскопу.
2.1.4. Устройство для ориентации и перемещения ПЭП в ЦПР с
приспособлением для заливки контактной жидкости (рис. 1 - не
приводится), набором прокладок, соответствующих диаметру
центральной полости, набором штанг длиной 8 метров и рулеткой
длиной 10 метров.
2.2. Для создания акустического контакта ПЭП с металлом ротора
применяются дегазированные жидкости, например минеральное масло.
Для дегазации жидкости необходимо выдержать ее не менее 8 часов
при комнатной температуре в открытом сосуде.
2.3. При настройке комплекса для УЗК ЦПР используются:
- стандартный образец (СО-2);
- стандартный образец предприятия (СОП);
- настройка комплекса производится в соответствии с
Дополнением А.
2.4. Перед проведением измерений дефектоскоп и ПЭП должны быть
настроены в соответствии с РД 34.17.438-95 [3.36] и РД
34.17.440-96 [3.67].
3. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
3.1. После вскрытия цилиндра ротор устанавливается на
роликовые опоры. Пробки извлекаются из ЦПР. ЦПР должна находиться
на высоте 1 - 1,5 м от уровня пола. Ротор следует разместить так,
чтобы имелся свободный доступ к его торцам для ввода штанги с
приспособлениями, размещения приборов и рабочего места операторов.
3.2. Шлифуется поверхность канала до R = 10 мкм.
z
4. ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ ЦПР
4.1. Контроль проводится в четыре этапа с различными типами
ПЭП: 60-градусным осевым, 60-градусным азимутальным, 90-градусным
осевым, 90-градусным азимутальным.
4.2. Параметры контроля:
- частота ультразвуковых колебаний ПЭП - 2,5 МГц;
- диаметр пьезопластины - 12 мм;
- угол призмы - 46- +/- 1- для угла ввода 60- и 56- +/- 1- для
угла ввода 90-.
4.3. При работе с ПЭП с углом ввода 90- возбуждаются и
детектируются поверхностные волны и соответственно контролируется
приповерхностный слой в области ЦПР глубиной до 2 мм.
4.4. При работе с датчиками с углом ввода 60- контролируются
ЦПР на глубину от 2 до 80 мм.
4.5. Контроль ЦПР в ходе каждого этапа осуществляется в
следующем порядке:
4.5.1. Настроить аппаратуру в соответствии с Дополнением А.
4.5.2. Установить ПЭП в ориентирующее приспособление.
4.5.3. Ввести ориентирующее приспособление в ЦПР.
4.5.4. Залить примерно 100 мл контактной жидкости.
4.5.5. Убедиться в наличии акустического контакта.
4.5.6. Провести контроль ЦПР при следующих режимах
сканирования:
- в азимутальной плоскости полный угол поворота не менее 360-
с шагом не более 6 мм;
- в осевой плоскости шаг должен составлять не более 6 мм.
4.5.7. При обнаружении сигнала, превышающего допустимый
уровень, измеряется амплитуда и положение эхо-сигнала, координаты
обнаруженного дефекта заносятся в протокол.
4.5.8. В процессе контроля необходимо следить за наличием
акустического контакта по зондирующему импульсу и периодически
проверять чувствительность прибора.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕФЕКТОВ И ОФОРМЛЕНИЕ
РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ
5.1. Для обнаруженного дефекта определяются:
- амплитуда сигнала;
- азимутальный угол;
- расстояние от полумуфты (торца) ротора (линейная координата);
- эквивалентный диаметр (площадь) дефекта;
- условная протяженность дефекта;
- глубина залегания дефекта.
5.2. Определение характеристик дефектов проводится согласно РД
34.17.440-96 [3.67].
5.3. По результатам контроля оформляется протокол проверки и
дефектограмма ротора.
5.4. Все выявленные недопустимые дефекты, расположенные на
глубине до 2 мм от поверхности ЦПР, удаляются.
Выборка дефектов осуществляется в соответствии с РД
153-34.0-20.605-2002-01ир (Приложение 1).
Удаление более глубоких подповерхностных дефектов выполняется
по индивидуальной программе, создаваемой и утверждаемой отраслевой
службой "Живучесть ТЭС".
6. ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
6.1. При проведении контроля следует руководствоваться
следующими нормативными документами:
- Правила технической эксплуатации электрических станций и
сетей. РД 34.20.501-95 [3.31];
- Правила технической эксплуатации электроустановок
потребителей. ГОСТ 12.1.038-82 [3.12];
- Правила техники безопасности при эксплуатации
электроустановок потребителей. ГОСТ 12.1.007-89 [3.8].
6.2. Перед допуском к проведению контроля все лица,
участвующие в его выполнении, должны пройти инструктаж по технике
безопасности с регистрацией в журнале.
6.3. Перед включением в электрическую цепь вся аппаратура
должна быть заземлена голым гибким медным проводом сечением не
менее 2,5 кв. мм.
Дополнение А
к РД 153-34.0-20.605-2002-02ук
НАСТРОЙКА ДЕФЕКТОСКОПА
1. При настройке дефектоскопа применяются стандартные образцы
СО-2 и СОП, изготовленные по РД 34.17.440-96 [3.67].
2. Проверка работоспособности дефектоскопа проводится в
следующем порядке: подключается прямой ПЭП; по стандартному
образцу СО-2 регулируется амплитуда сигнала от отверстия диаметром
6 мм таким образом, чтобы она составляла 1/2 высоты экрана;
проводится запись показания аттенюатора.
3. Настройка дефектоскопа при контроле поверхностными волнами.
3.1. Настройка дефектоскопа при контроле поверхностными
волнами в осевом направлении.
3.1.1. Подключить к дефектоскопу ПЭП с углом ввода 90- и
направлением излучения в осевом направлении.
3.1.2. По стандартному образцу СО-2 откалибровать развертку
дефектоскопа так, чтобы весь экран соответствовал 100 мм.
3.1.3. По СОП установить максимальную амплитуду сигнала,
равную 1/2 высоты экрана, от риски, расположенной в азимутальном
направлении.
Записать показания аттенюатора, которые будут соответствовать
браковочному уровню.
3.2. Настройка дефектоскопа при контроле поверхностными
волнами в азимутальном направлении.
3.2.1. Подключить к дефектоскопу ПЭП с углом ввода 60- и
направлением излучения в азимутальном направлении.
3.2.2. По стандартному образцу СО-2 откалибровать развертку
дефектоскопа так, чтобы весь экран соответствовал 100 мм.
3.2.3. По СОП установить максимальную амплитуду сигнала,
равную 1/2 высоты экрана, от риски, расположенной в осевом
направлении.
Записать показания аттенюатора, которые будут соответствовать
браковочному уровню.
4. Настройка дефектоскопа при контроле наклонными ПЭП.
4.1. Настройка дефектоскопа при контроле наклонными ПЭП с
излучением в осевом направлении.
4.1.1. Подключить к дефектоскопу ПЭП с углом ввода 60- и
направлением излучения в осевом направлении.
4.1.2. Проверить по СО-2 возможность обнаружения отверстия
диаметром 2 мм, расположенного на глубине 3 мм. Если отверстие не
обнаруживается, - заменить ПЭП.
4.1.3. По СОП установить уровень сигнала от четырех
плоскодонных отражателей, расположенных в осевом направлении на
глубине 5, 10, 20, 40 мм, равным 1/2 высоты экрана.
4.1.4. Проверить по этим сигналам правильность настройки
временной развертки чувствительности (ВРЧ) и глубиномера. При
необходимости провести подстройку.
Записать показания аттенюатора, которые будут соответствовать
браковочному уровню.
4.2. Настройка дефектоскопа при контроле наклонными ПЭП с
излучением в азимутальном направлении.
4.2.1. Подключить к дефектоскопу ПЭП с углом ввода 60- и
направлением излучения в азимутальном направлении.
4.2.2. Проверить по СО-2 возможность обнаружения отверстия
диаметром 2 мм, расположенного на глубине 3 мм. Если отверстие не
обнаруживается, заменить ПЭП.
4.2.3. По СОП установить амплитуду сигнала от четырех
плоскодонных отражателей, расположенных в азимутальном направлении
на глубине 5, 10, 20, 40 мм, равным 1/2 высоты экрана.
4.2.4. Проверить по этим сигналам правильность настройки ВРЧ и
глубиномера. При необходимости провести подстройку.
Записать показания аттенюатора, которые будут соответствовать
браковочному уровню.
Приложение 3
(обязательное)
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
РОТОРЫ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТЭС. МОНИТОРИНГ МИКРОСТРУКТУРЫ
ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗОНЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ПОЛОСТИ
РД-153-34.0-20.605-2002-03мр
Настоящий Руководящий документ (далее - РД) распространяется
на имеющие центральную полость (ЦПР) диаметром 80 мм и более
роторы высокого и среднего давления (РВД и РСД) всех типов турбин
ТЭС и определяет технологию микроструктурного мониторинга металла
ЦПР путем выборки микрообразцов.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Метрология.
1.1.1. Микроструктурный мониторинг осуществляется путем
выборки микрообразцов в наиболее информативных и повреждаемых
зонах центральной полости ротора. Измерение микроповреждений
полученных образцов производят с помощью средств оптической и
электронной микроскопии.
Заключение о категории опасности делают, используя отраслевую
экспертную систему "Живучесть оборудования ТЭС".
1.1.2. Выбор наиболее опасных, информативных мест для отбора
микрообразцов производят с учетом результатов ультразвуковой,
вихретоковой, аммиачной (ДАО-технологии) дефектоскопии, а также
визуального (телевизионного) контроля.
1.1.3. При отсутствии повреждений, выявляемых с помощью
средств, указанных в п. 1.1.2, выбирают два микрообразца в зоне
наибольших стационарных температур (учет ползучести) и деформаций
(учет сочетания усталости и ползучести). Таковой является зона
первой ступени ротора (зона паровпуска).
1.1.4. Металловедческая экспертиза критериев микроповреждения
производится по портретам микроструктур в соответствии с РД
153-34.0-20.605-2002-01ир (Приложение 1). Кроме того, проводится
измерение микротвердости микрообразцов в соответствии с ГОСТ
9450-76 [3.22].
1.1.5. Результаты микроструктурного мониторинга представляются
в виде "портретов микроструктуры" и экспертных заключений,
характеризующих тенденцию количественного и качественного
изменения критериев микроповреждения от ремонта к ремонту.
Эти результаты используются как база данных в экспертной
системе на предприятии, где эксплуатируется данный ротор, и в
отраслевой системе "Живучесть оборудования ТЭС".
1.2. Технология.
1.2.1. Выборку микрообразцов в центральной полости ротора
проводят с помощью электроэрозионной технологии.
1.2.2. Опыт освоения технологии по п. 1.2.1 накоплен при
выборке микрообразцов в роторах, дисках, корпусах турбин, в гибах
паропроводов на Костромской и Рязанской ГРЭС.
1.2.3. После выборки микрообразца оставшееся углубление,
имеющее вид полуэллипсоида глубиной не более 2 мм, выглаживается с
помощью абразивной зачистки и шлифовки.
1.2.4. В зоне паровпуска выбирают два микрообразца,
расположенных диаметрально противоположно. Длина образца
составляет 8 - 10 мм, ширина 4 - 5 мм, а толщина 1,5 - 1,8 мм. Эти
же размеры обязательны при выборке микрообразцов в иных зонах
центральной полости.
В пределах зоны паровпуска места выборки микрообразцов
окончательно определяются как наиболее дефектные по результатам
вихретоковой дефектоскопии, контроля по ДАО-технологии и
визуального (телевизионного) контроля.
1.2.5. Достоверность определения тенденции изменения критериев
микроповреждения обеспечивается путем выборки микрообразцов в
последующие капитальные ремонты в тех же зонах, что и при
первичной выборке. Расстояние между выборками должно быть не менее
10-кратной ширины выборки (40 - 50 мм).
1.2.6. Периодичность контроля микроповрежденности.
1.2.6.1. До выявления микропор и микротрещин в зоне
центральной полости:
- после монтажа или замены ротора;
- после 100000 ч эксплуатации;
- после достижения паркового ресурса;
- далее каждый капитальный ремонт.
1.2.6.2. После выявления микропор и/или микротрещин
периодичность капитальных ремонтов и выборки микрообразцов
определяется решением экспертно-технологической комиссии на основе
заключений экспертной системы "Живучесть ТЭС".
1.3. Система нормативов.
1.3.1. Данный Руководящий документ является неотъемлемой
частью системы нормативных документов по направлению "Живучесть
ТЭС".
2. ПОРЯДОК РЕАЛИЗАЦИИ
2.1. В период освоения данной технологии в отрасли для
обеспечения необходимой культуры ее реализации выборку
микрообразцов, зачистку и шлифовку зон выборки осуществляют
аттестованные специалисты отраслевого метролого-технологического
комплекса (ОМТК), действующего на Костромской ГРЭС.
2.2. Все сопутствующие технологические операции, включая
предварительный неразрушающий контроль ротора с определением зон
выборки микрообразцов, подготовки шлифов, определении категории
опасности, могут проводить или специалисты данной ТЭС или выездная
бригада ОМТК.
2.3. Все необходимые дополнительные разъяснения по
методологии, технологии и нормативному аспекту микроструктурного
мониторинга содержатся в РД 153-34.0-20.605-2002-01ир (Приложение
1).
Приложение 4
(обязательное)
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
СТАЛЬНЫЕ ЛИТЫЕ КОРПУСА ЦИЛИНДРОВ ТУРБИН
И КРУПНОЙ ПАРОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ. ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ
ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ, ВОССТАНОВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ЖИВУЧЕСТИ
РД 153-34.0-20.605-2002-04кт
Настоящий Руководящий документ (далее - РД) распространяется
на выработавшие 75% и более предельного паркового ресурса литые
корпуса цилиндров турбин и корпуса стопорных клапанов высокого и
среднего давления ТЭС, входящих в РАО "ЕЭС России" и включенных в
перечень региональных центров ОС "Живучесть ТЭС".
РД определяет технологию контроля трещиностойкости,
восстановления и контроля живучести перечисленных выше элементов
энергооборудования.
Настоящий РД не распространяется:
- на дефектные зоны в конструкционных сварных швах;
- на дефектные зоны в подфланцевой части корпусов стопорных
клапанов турбин ПВК-200-1, К-200-130-1, К-200-130-2;
- на дефектные зоны, на которых повреждение металла глубиной
более 15% толщины стенки корпуса наблюдается на одном и том же
участке как с внутренней, так и с внешней поверхностей корпуса;
- на дефектные зоны, возникшие по границам ремонтных заварок
корпуса. Для ликвидации указанных дефектных зон следует
использовать действующий в отрасли для допредельной области РД
108.021.112-88 [3.63].
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Результаты расчетно-экспериментальных исследований и
практика эксплуатации литых корпусов турбин и арматуры позволили
установить, что на длительном этапе (30 - 40 лет и более)
живучесть этих элементов определяется повреждением только
характерных локальных зон.
1.2. За исключением дефектов в подфланцевой зоне стопорных
клапанов, где в принципе возможно хрупкое разрушение корпуса с
катастрофическими последствиями (стопорные клапаны турбин
ПВК-200-1, К-200-130-1, К-200-130-2), даже возникновение сквозных
повреждений в литых корпусах турбин и клапанов не ведет к
катастрофическим последствиям.
1.3. Согласно экспериментальным и расчетным исследованиям
скорость развития дефектов в литых корпусах в запредельной области
эксплуатации не превышает значений, характерных для эксплуатации в
допредельной области.
1.4. Исчерпание ресурса корпусов определяется особенностями
процессов развития локальных трещиноватых зон и восстановления
живучести корпусов в этих зонах. При этом каждый акт
восстановления, включающий удаление трещиноватости и заварку
выборки, стирает частично или полностью память корпуса об истории
нагружения в этой зоне и вносит принципиально неустранимую
неопределенность при оценке свойств и напряженного состояния этой
зоны, при учете роли предыстории.
1.5. Как показал многолетний опыт эксплуатации литых корпусов,
знаний, полученных по результатам испытаний образцов, в том числе
изготовленных из проб металла данного корпуса, взятых
непосредственно в данный капитальный ремонт, принципиально
недостаточно для продления срока эксплуатации корпуса в
запредельной области.
1.6. Комплексное знание о живучести корпусных деталей в
запредельной области формируется по результатам следующих
испытаний и измерений:
- прочностные испытания списываемых корпусов;
- определение трещиностойкости и скорости развития трещин в
данном корпусе;
- определение микроструктуры металла в области развития
трещиноватых зон;
- испытания образцов металла из данного корпуса;
- анализ сведений банка данных о живучести всего парка
корпусов, группы-лидера, места данного корпуса в общей картине
изменения живучести парка.
1.7. Для повышения надежности и достоверности принимаемых
решений используется созданная МКС "Живучесть ТЭС" совместно с
Костромской ГРЭС информационно-экспертная система. Эта система
позволяет повысить достоверность прогноза живучести литых корпусов
как для определенного рассматриваемого корпуса, так и для парка
подобных корпусов.
1.8. Важную роль в совокупности данных, позволяющих установить
сроки дальнейшей эксплуатации в запредельной области, играет
информация о развитии трещиноподобных дефектов за межремонтный
период. Чем больше срок наблюдений за развитием трещиноватой зоны,
тем достовернее можно прогнозировать ее развитие в следующий
период эксплуатации.
1.9. Существуют глубокие аналогии по развитию трещиноподобных
дефектов в литых корпусах цилиндров турбин и корпусах стопорных
клапанов (СК) цилиндров высокого и среднего давления. Контроль за
развитием дефектов в корпусах СК, эксплуатируемых при более
жестких условиях, чем литые корпуса цилиндров турбин, позволяет
прогнозировать развитие трещиноватых зон в изготовленных из той же
марки стали корпусах цилиндров турбин.
1.10. Технология определения живучести корпусных элементов
энергооборудования включает описание способов выявления и
определения характерных параметров трещиноватых зон. Описываются
технологии восстановления живучести литых корпусов как содержащих
неглубокие трещиноватые зоны, так и имеющих сквозные дефекты.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРЕЩИНОВАТЫХ ЗОН
В ЛИТЫХ КОРПУСАХ ЦИЛИНДРОВ ТУРБИН И ПАРОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
2.1. Выявление трещиноподобных дефектов на контролепригодных
зонах внутренней и внешней поверхностей литых корпусов проводится
силами лабораторий металлов (лабораторий измерения дефектности
оборудования) ТЭС при ремонтах оборудования в объемах,
предусмотренных РД 34.17.440-96 [3.67].
2.2. Для выявления трещиноподобных дефектов рекомендуется
использовать магнитопорошковую дефектоскопию - ГОСТ 21105-87 [3.7]
и/или вихретоковую технологию и ДАО-технологию в соответствии с РД
153-34.0-20.605-2002-12вт (Приложение 12) и РД
153-34.0-20.605-2002-11ао (Приложение 11).
Ранее выявленные трещиноподобные дефекты обнаруживают
визуально по концевым маркерам, а также концевым и срединным
выборкам.
Для определения положения вершин трещин рекомендуется
использовать ДАО-технологию. Возможно также применение МПД,
капиллярной цветной дефектоскопии - ГОСТ 18442-80 [3.10],
химического травления - ОСТ 34-70-690-96 [3.24].
При определении полноты выборки трещины рекомендуется
использовать ДАО-технологию. Допускается применение для этого
цветной дефектоскопии или химического травления.
2.3. Определение параметров впервые выявленных трещиноподобных
дефектов проводится по следующей технологии:
2.3.1. Выполняется кернение вершин трещин и неповрежденного
металла на расстоянии не менее 50 мм от вершины трещины. Это
позволяет восстановить положение вершин трещины на изделии после
производства концевых и срединных выборок.
2.3.2. Фиксируется портрет трещины (трещиноватой зоны) на
изделии. Для этого рекомендуется использовать ДАО-технологию.
Возможно фотографирование дефекта или его изображения, полученного
на поверхности при проведении МПД, а также использование
штрихового метода или метода "сернистой фотографии".
2.3.3. С использованием измерительных инструментов
определяются координаты концов трещины на изделии. Результаты
измерений заносятся в карту контроля - формуляр.
2.3.4. Измерение глубины проникновения трещины внутрь
материала проводится не менее чем в 3 точках по ее длине.
Измерение глубины трещины может быть проведено приборами типа
ИГТ-3, ИГТ-4 (изготовитель ОТС "Живучесть ТЭС"), XRT 705 фирмы
"Krautramer" либо другими вихретоковыми или электропотенциальными
приборами. По краям трещины и в зоне, где глубина трещины согласно
показаниям прибора максимальна, делаются контрольные выборки.
При отсутствии приборов или в случаях, когда глубина трещины
оказывается вне диапазона измерений имеющегося прибора, она
определяется путем контрольных выборок материала на концах трещины
и в месте максимального раскрытия трещины. Если протяженность
трещины менее 40 мм, то глубина может определяться только в зоне
максимального раскрытия.
Контрольные выборки материала для определения глубины делаются
либо шлифмашинкой, либо путем расточки "шарошками" или борфрезами
предварительно засверленных мест. Глубина выборки измеряется
штангенциркулем или индикаторной головкой с использованием
простейших приспособлений для фиксации на поверхности корпуса.
2.3.5. При наличии результатов измерений глубины трещины,
глубина первоначальной выборки принимается равной 0,7 от
измеренной глубины, а затем контроль наличия трещины на дне
выборки проводится с шагом 10% от глубины выборки, но не менее чем
через 1 мм. Если данные измерений отсутствуют, то контроль
проводится с шагом 1 мм до глубины, равной 5 мм, а далее с шагом 2
мм. Если ось трещины по мере углубления выходит из выборки,
выборка расширяется таким образом, чтобы захватывать "конец, край"
трещины.
2.3.6. Глубиной трещины считается глубина контрольной выборки,
при которой след трещины на дне выборки перестает регистрироваться
при помощи ДАО-технологии или химического травления. Максимальной
глубиной трещины (трещиноватой зоны) считается максимальное из
значений глубины, измеренных в различных точках по длине трещины
(трещиноватой зоны).
2.3.7. Длиной трещины считается расстояние между концевыми
маркерами, измеренное по следу трещины на поверхности изделия.
Протяженность трещин определяется по портрету трещиноватой зоны.
2.3.8. При раскрытиях более 0,5 мм место максимального
раскрытия определяется визуально или с помощью щупа. При меньших
раскрытиях по ДАО-технологии определяется место, где ширина и/или
яркость ДАО-портрета трещины максимальны. Затем оптическими
методами измеряется величина раскрытия в этом месте. Место
определения величины раскрытия трещины отмечается кернением.
2.3.9. Трещины считаются принадлежащими к одной трещиноватой
зоне, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
- минимальное расстояние по поверхности корпуса между
участками трещин меньше максимальной глубины трещин на этом
участке;
- минимальное расстояние между концевыми маркерами трещин,
идущих в одном направлении, меньше удвоенной максимальной глубины
трещины.
2.3.10. Протяженностью трещиноватой зоны считается
максимальное расстояние между участками трещин, принадлежащих к
одной трещиноватой зоне, или максимальное расстояние между
концевыми выборками.
2.3.11. Максимальной глубиной трещиноватой зоны считается
максимальная глубина принадлежащих данной зоне трещин или
максимальная глубина выборки в зоне максимальной глубины трещины.
2.3.12. Шириной трещиноватой зоны считается максимальное
расстояние между трещинами, идущими в одном продольном
направлении, или максимальный диаметр овальной выборки.
Если в выборке, сделанной в зоне максимального раскрытия
трещины, по мере углубления выборки поверхностный след трещины
выходит за границу выборки, то выборку расширяют в направлении
оставшегося на дне выборки следа трещины.
2.3.13. В каждой из выборок вершины трех наиболее глубоких
трещин фиксируются как центр окружности радиусом 3 мм с помощью
кольцевого пуансона (рис. 1 - не приводится).
При наличии множества трещин по краям трещиноватой зоны
(концевые выборки) или в зоне максимальной глубины трещин
(срединная выборка) необходимо фиксировать положение трех наиболее
глубоких трещин в каждой выборке.
2.4. Определение изменений состояния трещиноватой зоны за
межремонтный период осуществляется по следующей технологии:
2.4.1. Для выявления вновь образовавшихся дефектов в ранее
зафиксированной трещиноватой зоне выполняется неразрушающий
контроль и проводится фиксация портрета трещиноватой зоны и
сравнение его с портретом, полученным во время предыдущего
ремонта.
Если в трещиноватой зоне добавились новые трещиноподобные
дефекты, то их параметры определяются согласно изложенному ранее.
2.4.2. С использованием ДАО-технологии или химического
травления определяется, произошло ли за межремонтный период
распространение трещин в центральной и концевых контрольных
выборках за пределы концевых маркеров, сделанных во время
предыдущего ремонта.
2.4.3. Следует считать, что параметры трещиноватой зоны за
межремонтный период не изменились, если за это время не произошло
появления новых трещиноподобных дефектов, трещины не "вошли"
внутрь донной части контрольных выборок, изменение положения
вершин трещин на боковых поверхностях контрольных выборок не
превысило 1 мм.
2.4.4. Если трещины вошли внутрь срединной или концевых
выборок, то, последовательно углубляя выборки на 0,5 мм, следует
определить глубину трещин в выборках.
Если трещины вышли за пределы концевых выборок трещиноватой
зоны, то следует сделать новые концевые выборки или продлить
старые для определения глубины трещины. Затем следует определить
максимальное раскрытие трещины в трещиноватой зоне, а также
протяженность и максимальную глубину трещиноватой зоны.
2.5. Информация об обнаруженных при обследовании дефектах,
включающая в себя портреты трещиноватых зон, их координаты на
изделии, результаты измерений параметров трещин, информация об
изменениях в трещиноватых зонах за межремонтный период, результаты
определения микроструктурных и механических свойств металла в
поврежденных зонах, информация о принятых мерах по восстановлению
живучести заносятся в базу данных информационно-экспертной
системы.
3. АЛГОРИТМ ЭКСПЕРТИЗЫ ПОВРЕЖДЕННОСТИ ЛИТЫХ КОРПУСОВ
ТУРБИН, СОДЕРЖАЩИХ ТРЕЩИНОВАТЫЕ ЗОНЫ
3.1. Экспертиза базируется на результатах периодического
контроля корпусов, выполняемого методами ВТК, ДАО, отбора
микрообразцов и измерения электропотенциала.
3.2. При определении меры поврежденности корпусов используется
понятие категорий опасности (КО). Общее описание категорий
опасности и связанных с ними относительных характеристик
макродефектов, категорий повреждений микроструктуры, регламента
контроля, технологии восстановления трещиноватых зон приведено в
табл. 1.
Таблица 1
ХАРАКТЕРИСТИКИ КАТЕГОРИЙ ОПАСНОСТИ,
РЕГЛАМЕНТ КОНТРОЛЯ, ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
ЖИВУЧЕСТИ ЛИТЫХ КОРПУСОВ ТУРБИН ТЭС
----T-----------T------------------------T-----------T-----------T----------T-----------¬
¦КО ¦Характерис-¦Относительные характери-¦Категория ¦Максималь- ¦Технологии¦Технологии ¦
¦ ¦тика КО ¦стики макродефектов ¦повреждения¦ная продол-¦ контроля ¦восстанов- ¦
¦ ¦ +------T-------T---------+микрострук-¦жительность¦ ¦ления живу-¦
¦ ¦ ¦ _ ¦ _ ¦_ ¦туры (КПМ) ¦до последу-¦ ¦чести ¦
¦ ¦ ¦ h = ¦ l = ¦b = b / Н¦ ¦ющего конт-¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦h / Н ¦ l / L ¦ ¦ ¦роля, ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ДЕЛЬТА ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦тау , лет ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ к ¦ ¦ ¦
+---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+-----------+
¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 9 ¦
+---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+-----------+
¦1 ¦Безопасная ¦<= 0,3¦<= 0,1 ¦<= 1 ¦В пределах ¦8 ¦- ¦- ¦
¦ ¦ситуация ¦ ¦ ¦ ¦исходной ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦микрострук-¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦туры ¦ ¦ ¦ ¦
+---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+-----------+
¦2 ¦Незначите- ¦<= 0,4¦<= 0,25¦1 - 1,25 ¦Небольшие ¦5 ¦- ¦- ¦
¦ ¦льное ¦ ¦ ¦ ¦изменения ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ухудшение ¦ ¦ ¦ ¦исходной ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦безопасной ¦ ¦ ¦ ¦микро- ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ситуации ¦ ¦ ¦ ¦структуры ¦ ¦ ¦ ¦
+---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+-----------+
¦3 ¦Слабо опас-¦<= 0,5¦<= 0,35¦1,25 - ¦Заметные ¦4 ¦- ¦- ¦
¦ ¦ная ситуа- ¦ ¦ ¦1,5 ¦изменения ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ция ¦ ¦ ¦ ¦исходной ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦микрострук-¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦туры ¦ ¦ ¦ ¦
+---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+-----------+
¦4 ¦Ситуация ¦<= 0,6¦<= 0,5 ¦1,5 - 1,7¦Существен- ¦3 ¦ВТК ¦Частичное ¦
¦ ¦повышенной ¦ ¦ ¦ ¦ные измене-¦ ¦ ¦удаление ¦
¦ ¦опасности ¦ ¦ ¦ ¦ния исход- ¦ ¦ ¦дефекта. ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ной микро- ¦ ¦ ¦Оставленный¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦структуры ¦ ¦ ¦трещинопо- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦добный де- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦фект - дат-¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦чик живу- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦чести ¦
+---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+-----------+
¦5 ¦Весьма ¦<= 0,7¦<= 0,7 ¦1,7 - 1,9¦Наличие ¦2 ¦ВТК, ДАО, ¦Аналогично ¦
¦ ¦опасная ¦ ¦ ¦ ¦микропор по¦ ¦микрооб- ¦КО = 4 при ¦
¦ ¦ситуация ¦ ¦ ¦ ¦телу и ¦ ¦разцы, ¦регламенти-¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦границам ¦ ¦электро- ¦рующем уве-¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦зерен ¦ ¦потенциал ¦личении ¦
+---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+размеров ¦
¦6 ¦Значитель- ¦<= 0,8¦<= 0,8 ¦1,9 - 2,0¦Наличие ¦1 ¦ВТК, ДАО, ¦дефектной ¦
¦ ¦ный риск ¦ ¦ ¦ ¦цепочек ¦ ¦микрооб- ¦зоны ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦микропор и ¦ ¦разцы, ¦ _ _ _ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦микротрещин¦ ¦электро- ¦(h, l, b) ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦потенциал ¦после вос- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦становления¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦живучести ¦
+---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+-----------+
¦7 ¦Возможность¦<= 1,0¦<= 1,0 ¦> 2,0 ¦Наличие ¦< 1 ¦ВТК, ДАО, ¦Восстанов- ¦
¦ ¦катастрофи-¦ ¦ ¦ ¦макротрещин¦ ¦микрооб- ¦ление живу-¦
¦ ¦ческой ава-¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦разцы, ¦чести при ¦
¦ ¦рии ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦электропо-¦наличии ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦тенциал ¦сквозного ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦дефекта без¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦вскрытия ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦цилиндра ¦
L---+-----------+------+-------+---------+-----------+-----------+----------+------------
Примечание:
_ _ _
h, l, b - относительная глубина, длина и ширина дефектов;
h, l, b - фактическая глубина, длина и ширина дефектов;
Н, L - толщина и длина окружности корпуса по внутреннему
диаметру.
3.3. Если протяженность вновь выявленных трещиноватых зон не
превышает 40 мм, а глубина - 5 мм, то выявленный дефект оставляют
в качестве датчика трещиностойкости.
3.4. Если максимальная глубина вновь выявленной трещиноватой
зоны не превышает 10% от минимальной толщины корпуса в этой зоне
(с учетом сделанных выборок) и протяженность трещиноватой зоны не
превышает 0,7 от наибольшего допустимого диаметра неукрепленного
отверстия в цилиндрических деталях (ОСТ 108.031.08-85 [3.27],
сталь 15Х1М1ФЛ), то восстановление живучести корпуса в
трещиноватой зоне проводится путем частичной выборки зоны до
неповрежденного металла с образованием по краям и в середине зоны
полуовальных полостей-ловушек. Выполнение полостей-ловушек
осуществляется также в том случае, если прирост глубины этой
трещиноватой зоны за межремонтный период не превышает значений,
характерных для допредельной области эксплуатации литых корпусов,
т.е. не превышает 0,05N (мм) (N - число пусков за межремонтный
период).
3.5. Если максимальная глубина впервые выявленной трещиноватой
зоны лежит в пределах 10 - 33% от минимальной толщины корпуса в
этой зоне (с учетом сделанных выборок), то на дне контрольных
выборок в этих зонах проводится отбор микрообразцов для
микроструктурного анализа.
Если данные микроструктурного анализа удовлетворительны, т.е.
категория опасности не превышает 4-ю, то следует действовать
согласно п. 2. В противном случае решение об объемах ремонта
корпуса и продлении срока его эксплуатации принимается экспертной
комиссией МКС "Живучесть ТЭС".
Во всех остальных случаях на дне контрольных выборок
проводится отбор микрообразцов для микроструктурного анализа. При
необходимости дополнительно проводятся исследования дефектных зон
ультразвуковыми и рентгенографическими методами.
На основании полученных данных решение о мерах по
восстановлению живучести корпуса и продлению срока его
эксплуатации принимается ЭТК совместно с МКС.
Восстановление живучести корпуса при глубине трещиноватой зоны
более 50% толщины стенки корпуса, в том числе при наличии сквозных
дефектов проводится в соответствии с указаниями, изложенными в
разделе 5.
4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЖИВУЧЕСТИ ЛИТЫХ КОРПУСОВ ТУРБИН,
СОДЕРЖАЩИХ НЕГЛУБОКИЕ ТРЕЩИНОВАТЫЕ ЗОНЫ, ПУТЕМ ВЫПОЛНЕНИЯ
ПОЛОСТЕЙ-ЛОВУШЕК, ТОРМОЗЯЩИХ РАЗВИТИЕ ЗОНЫ
4.1. При незначительной (не более 1/3 толщины стенки корпуса)
глубине трещиноватой зоны, с учетом изложенных ограничений,
восстановление живучести литых корпусов целесообразно путем
частичной выборки зоны (по краям и в середине зоны в виде
полуовальных полостей-ловушек) до неповрежденного металла.
4.2. Посредине длины трещиноватой зоны выполняют выборку 1
(рис. 2 - не приводится). Эта выборка имеет вид, при котором
сечения, параллельные поверхности корпуса, выполняются в виде
полуовала, большая ось которого "а" перпендикулярна продольной оси
магистральной трещины или трещиноватой зоны. Малая ось "b"
определена соотношением:
h < b < 40 мм,
1 1
а большая ось "а " соотношением:
1
а = с + 1,8h ,
1 1 1
где:
h - максимальная глубина выборки посредине трещиноватой зоны;
1
с - ширина зоны посредине ее длины.
1
Глубина h этой выборки должна на 3 - 5 мм превышать глубину
трещиноватой зоны, а закругления выборки должны быть выполнены вне
трещиноватой зоны. Радиусы закруглений выборки в направлении оси
"с" равны h / 2. Если h < 10 мм, то радиусы закруглений
принимаются равными 5 мм.
4.3. Если максимальная глубина h выборки 1 не превышает 1/3
толщины стенки корпуса в зоне выборки, а протяженность зоны не
превышает 0,7 от наибольшего допустимого диаметра неукрепленного
отверстия в цилиндрических деталях по ОСТ 108.031.08-85 [3.27], то
трещиноватая зона выбирается не полностью. При этом необходимо
выполнить следующее:
По краям фронта трещиноватой зоны выполняются овальные выборки
2 и 3 (см. рис. 2). Форма этих выборок аналогична форме выборки 1.
Малая ось b (b ) выборок 2 и 3 равна b и определена
2 3 1
соотношением (1), а большие оси а и а (рис. 2) определены
2 3
соотношениями:
а = с + 2,3h ,
2 2 2
а = с + 2,3h .
3 3 3
Здесь:
h и h - максимальные глубины выборок по краям трещиноватой
2 3
зоны;
с и с - ширина зоны по краям у выборок 2 и 3.
2 3
Значение радиуса R в выборках 2, 3 (см. рис. 2) должно быть
равным максимальной глубине выборки 1 (h). Если h < 5 мм, то R =
5.
4.4. С помощью ДАО-контроля или химического травления
определяется положение вершин трещин на боковых поверхностях
полостей-ловушек. Портреты этих трещин документируются. Вершины
трещин на боковых поверхностях полостей-ловушек отмечаются
кернением.
4.5. Повторный контроль металла трещиноватой зоны и выборок
должен быть выполнен в следующий капитальный ремонт, но не позднее
чем через 50 тыс. ч эксплуатации.
Если при этом размеры трещиноватой зоны соответствуют
условиям, изложенным ранее, то дополнительных мер не требуется.
4.6. Если максимальная глубина выборки 1 превышает 1/3 толщины
стенки корпуса в зоне выборки, то восстановление живучести корпуса
осуществляют по технологии для глубоких или сквозных трещин.
4.7. Если протяженность трещиноватой зоны превышает 0,7 от
наибольшего допустимого диаметра неукрепленного отверстия, то
ремонт корпуса осуществляется в соответствии с [3.63, 3.90, 3.91].
5. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ЛИТЫХ КОРПУСОВ ТУРБИН СО СКВОЗНЫМИ
ДЕФЕКТАМИ
5.1. Восстановление стальных литых корпусов со сквозными
трещинами в цилиндрах высокого и среднего давления турбин ПО ЛМЗ и
ПО ТМЗ на действующих ТЭС осуществляется без вскрытия цилиндра
(промышленный эксперимент).
5.2. При обнаружении сквозного дефекта в литом стальном
|
