Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Москва: ЦНИПИСМ им. Н.П. Мельникова, 2007. — 210 с.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Научный руководитель: доктор технических наук Горицкий В.М. Цель работы: повышение надежности сварных листовых футерованных конструкций. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- провести систематические обследования сварных соединений кожухов ДП, ВН, конвертеров, миксеров, рамных строительных конструкций и т.п., эксплуатируемых в условиях стационарного и нестационарного воздействия повышенных (250-550оС) температур с целью установления причин хрупкого трещинообразования;
- исследовать влияние теплового охрупчивания на характеристики статической трещиностойкости Кс (Kic) и 8С (Sic) сварных соединений ферритно-перлитных сталей;
- разработать и внедрить методы диагностирования степени повреждения (охрупчивания) металла сварных соединений металлоконструкций на малых пробах, не требующих проведения последующего ремонта;
- разработать и внедрить сталь для кожухов ДП с повышенным сопротивлением тепловому охрупчиванию;
- разработать методологические основы оценки технического состояния и на этой основе остаточного ресурса конструкций и оборудования с учетом изменения характеристик трещиностойкости при повышенных температурах (250-550°С) эксплуатации. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем.
1 Впервые установлено, что причиной хрупкого трещинообразования кожухов ДП и ВН, корпусов кислородных конвертеров и других футерованных конструкций, выполненных из ферритно-перлитных сталей, является развитие в них процессов тепловой хрупкости, приводящих к снижению характеристик трещиностойкости.
2 Предложен механизм развития тепловой хрупкости в ферритно-перлитных сталях при эксплуатации их в сварных футерованных конструкциях при повышенных температурах, заключающийся в одновременном протекании двух процессов: сегрегации вредных примесей типа фосфора по границам зерен и изменении размера и выделением по этим границам критической плотности карбидов.
3 На основе систематических исследований влияния длительности и температуры выдержки на характеристики сопротивления хрупкому разрушению и фрактографические особенности разрушения сварных соединений СтЗ, 14Г2, 15ХСНД, 10ХСНД, 09Г2С, 12Г2МФТ разработан метод диагностики технического состояния сварных футерованных конструкций, учитывающий развитие в них повреждаемости по механизму тепловой хрупкости. Основные положения этого метода включены в РД 11288-99.
4 На основе установленных закономерностей изменения характеристик трещиностойкости Кс (К 1с) и 5с (81с) при тепловой хрупкости предложен метод расчета остаточного ресурса сварных футерованных конструкций, учитывающий деградацию механических свойств сварных соединений под воздействием эксплуатационных факторов.
5 В металле кожуха ДП после длительной эксплуатации выявлено наличие зернограничной сегрегации фосфора, обусловливающей охрупчивание стали.
6 Для кожухов ДП разработана и внедрена свариваемая сталь 09Г2МФБ с повышенным сопротивлением тепловому охрупчиванию.
7 Установлена линейная зависимость между изменениями критической температуры хрупкости и доли межзеренного разрушения в хрупких изломах образцов, которая легла в основу метода определения повреждаемости (охрупчиваиия) металла сварных соединений конструкций на малых пробах, не требующего последующего ремонта (патент РФ № 1249388.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Научный руководитель: доктор технических наук Горицкий В.М. Цель работы: повышение надежности сварных листовых футерованных конструкций. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- провести систематические обследования сварных соединений кожухов ДП, ВН, конвертеров, миксеров, рамных строительных конструкций и т.п., эксплуатируемых в условиях стационарного и нестационарного воздействия повышенных (250-550оС) температур с целью установления причин хрупкого трещинообразования;
- исследовать влияние теплового охрупчивания на характеристики статической трещиностойкости Кс (Kic) и 8С (Sic) сварных соединений ферритно-перлитных сталей;
- разработать и внедрить методы диагностирования степени повреждения (охрупчивания) металла сварных соединений металлоконструкций на малых пробах, не требующих проведения последующего ремонта;
- разработать и внедрить сталь для кожухов ДП с повышенным сопротивлением тепловому охрупчиванию;
- разработать методологические основы оценки технического состояния и на этой основе остаточного ресурса конструкций и оборудования с учетом изменения характеристик трещиностойкости при повышенных температурах (250-550°С) эксплуатации. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем.
1 Впервые установлено, что причиной хрупкого трещинообразования кожухов ДП и ВН, корпусов кислородных конвертеров и других футерованных конструкций, выполненных из ферритно-перлитных сталей, является развитие в них процессов тепловой хрупкости, приводящих к снижению характеристик трещиностойкости.
2 Предложен механизм развития тепловой хрупкости в ферритно-перлитных сталях при эксплуатации их в сварных футерованных конструкциях при повышенных температурах, заключающийся в одновременном протекании двух процессов: сегрегации вредных примесей типа фосфора по границам зерен и изменении размера и выделением по этим границам критической плотности карбидов.
3 На основе систематических исследований влияния длительности и температуры выдержки на характеристики сопротивления хрупкому разрушению и фрактографические особенности разрушения сварных соединений СтЗ, 14Г2, 15ХСНД, 10ХСНД, 09Г2С, 12Г2МФТ разработан метод диагностики технического состояния сварных футерованных конструкций, учитывающий развитие в них повреждаемости по механизму тепловой хрупкости. Основные положения этого метода включены в РД 11288-99.
4 На основе установленных закономерностей изменения характеристик трещиностойкости Кс (К 1с) и 5с (81с) при тепловой хрупкости предложен метод расчета остаточного ресурса сварных футерованных конструкций, учитывающий деградацию механических свойств сварных соединений под воздействием эксплуатационных факторов.
5 В металле кожуха ДП после длительной эксплуатации выявлено наличие зернограничной сегрегации фосфора, обусловливающей охрупчивание стали.
6 Для кожухов ДП разработана и внедрена свариваемая сталь 09Г2МФБ с повышенным сопротивлением тепловому охрупчиванию.
7 Установлена линейная зависимость между изменениями критической температуры хрупкости и доли межзеренного разрушения в хрупких изломах образцов, которая легла в основу метода определения повреждаемости (охрупчиваиия) металла сварных соединений конструкций на малых пробах, не требующего последующего ремонта (патент РФ № 1249388.