539.3

колектор пароперегрівника
сталь 12Х1МФ
в’язкість руйнування
діаграма оцінювання руйнування
R6
superheater collector
12Cr1MoV steel
fracture toughness
failure assessment diagrams
R6

Теплові електростанції (ТЕС) належать до важливих об’єктів, відмови яких можуть призвести до аварій зі значними наслідками. Більшість ТЕС в Україні вичерпала свій проектний ресурс, який значною мірою залежить від основних елементів пароводяної системи енергоблоків, що мають суттєві експлуатаційні пошкодження. Тому важливим завданнями є достовірне оцінювання граничного стану колекторів пароперегрівників із застосуванням сучасних європейських підходів та врахуванням експлуатаційної деградації матеріалу. Колектори пароперегрівників ТЕС експлуатуються у середовищі водяної пари під тиском 15,5 MPa за робочої температури 545 oС. Тривалі термомеханічні напруження, корозійно-наводнене середовище та сповільнене деформування у цих елементах конструкцій спричиняють появу втомних тріщин на внутрішній поверхні колектора. Тріщини переважно зароджуються вздовж границь зерен, ослаблених порами та виділеннями карбідів. Унаслідок експлуатації колекторів змінюються характеристики механічних властивостей матеріалу. Оцінено граничний стан моделі колектора пароперегрівника котла ТП-100 з використанням діаграми оцінювання руйнування (ДОР). ДОР будували для Kmat = KIc та Kmat = Kfc, враховуючи коефіцієнти запасу міцності для випадку пластичного колапсу та крихкого руйнування моделі колектора з поперечною тріщиною на внутрішній стінці для різних співвідношень довжини тріщини l до її глибини a.
Thermal power plants (TPPs) belong to the important objects, the failure of which can cause accidents with severe consequences. A great part of Ukrainian TPP has exceeded its design life, which is determined, to large extent, by the main elements of steam power systems. Therefore, the main task is to assess correctly the superheaters collectors limit state using modern approaches and taking into account the service degradation of material. TPP superheater collectors operate in the environment of water steam under the pressure of 15.5 MPa at temperature 545 oC. As a result of combined action of prolonged thermo-mechanical stresses, corrosive and hydrogen environment and slow deformation, fatigue cracks emerge in these components on the inner collector surface. Operation of collectors results in the change of the material properties. The limit state of TP-100 type boiler steam superheater collector model was assessed using failure assessment diagram (FAD). The FADs were built for Kmat = KIc and Kmat = Kfc. taking into account safety factors for plastic collapse and for brittle fracture mechanisms for the collector model with part circumferential internal surface crack for various ratio of crack length l to depth a. The influence of internal surface crack that is perpendicular to the cylinder axis, on the residual structural integrity of TPP superheater collector has been studied. The FADss were built taking into account the fracture toughness of 12Cr1MoV steel after 179 thousand operation hours for static and cyclic loading and, also, the safety factors for the brittle fracture mechanism and plastic collapse. The critical sizes of the inner surface defect, that is perpendicular to the axis of the cylinder, considering fracture toughness of 12Cr1MoV steel for static and cyclic loading, were assessed. It was found out, that with the increase of ratio the minimum crack depth that is critical for the structural element decreases.