primena lokalnog pristupa na procenu preostalog veka komponenti visokotemperaturske opreme

PRIMENA LOKALNOG PRISTUPA NA PRIMENA LOKALNOG PRISTUPA NA PROCENU PREOSTALOG VEKA PROCENU PREOSTALOG VEKA

KOMPONENTI KOMPONENTI VISOKOTEMPERATURSKE OPREMEVISOKOTEMPERATURSKE OPREME

Problem:Problem:

Učestali otkazi Učestali otkazi komponenti komponenti termoenergetske termoenergetske opremeopreme

Pojava prslina (čelik Pojava prslina (čelik 14MoV6 3)14MoV6 3)

Projektom predviđeni Projektom predviđeni vek nije ostvarenvek nije ostvaren

Pratiti ponašanje materijala u eksploatacijiPratiti ponašanje materijala u eksploataciji periodiperiodične kontrolečne kontrole stalno praćenjestalno praćenje Rešiti probleme njihovog održavanja uz obezbeđenje Rešiti probleme njihovog održavanja uz obezbeđenje

sigurnosti pogonasigurnosti pogona

MaterijalMogućnost određivanja nivoa valjanosti za upotrebu materijala koji su dugo vremena bili izloženi složenim uslovima eksploatacije. • Izabran je čelik 14MoV6 3.• Uporedna ispitivanja novog i starog materijala. • Novi materijal - cevi koje nisu bile u upotrebi. • Stari materijal je uzorkovan iz cevi parovoda visokog pritiska koje su povučene iz upotrebe posle više od 117 000 sati rada pri pritisku od 42 bara i temperaturi od 540oC.

Hemijski sastavHemijski sastav čelika 14MoV6 3 (mas. %)

Ispitivani materijali su istog hemijskog sastava

Mehanička svojstva

Položaj uzimanja epruveta iz cevi za određivanje mehaničkih karakteristika, globalnih i lokalnih parametara mehanike loma

Energije iniciranja prsline i prostiranja prsline na 20 oC i 150 oC

Određivanje svojstava udarne žilavosti

Ispitivanje u uslovima loma cepanjem • Izabrati odgovarajuću temperaturu ispitivanja. • Temperatura mora biti kontrolisana sa pouzdanošću od 2oC. • Temperatura ispitivanja -196oC.

Uređaj za precizno merenje prečnika nemačke firme CARL ZEISS JENA tip. ULM 01-600C

Laserski uređaj za merenje hrapavosti i radijusa engleske firme Tailor Hobson

Rtm = 3.145 m L0 = 1.671 mm Ra = 0.461 m

Rpm = 1.311 m Rp = 1.596 m Rq = 0.603 m

Ry = 4.882 m Rv = 3.408 m Rsk = - 0.7

Rt1 = 2.529 m Rt = 5.004 m Rku = 5.3

Rt2 = 3.456 m     Delq = 7.82 Deg

Rt3 = 2.150 m RADIUS = 3.983 mm Lang = 27.599 m

Rt4 = 2.692 m Diameter = 7.963 mm S = 14.482 m

Rt5 = 3.161 m Z_DATUM = 3.980 mm Sm = 31.629 m

Rt6 = 4.882 m X_DATUM = -26.053 m R3z = 1.858 m

Epruveta Ra L0 R dmin dmax do

mm mm mm mm mm mm

NT4-1S 0,509 1,325 3,887 9,935 9,955 9,945

NT4-2S 0,435 1,054 3,985 9,955 9,961 9,958

NT4-7S 0,429 1,543 4,082 9,973 9,985 9,979

NT4-9S 0,473 1,323 4,001 9,922 9,934 9,928

NT4-12S 0,500 1,422 3,898 9,979 9,984 9,982

NT4-13S 0,489 1,225 3,897 9,850 9,859 9,855

NT4-15S 0,455 1,044 3,989 9,981 9,994 9,988

NT4-16S 0,520 1,012 4,021 9,887 9,902 9,895

NT4-17S 0,497 1,238 3,978 9,912 9,920 9,916

NT4-19S 0,461 1,671 3,983 9,904 9,922 9,913

Početne dimenzije epruveta, za ispitivanja u uslovima loma cepanjem,

radijusa 4 mm, izrađenih od starog materijala

Uporedni dijagrami epruveta izrađenih od novog i starog materijala

Dijagrami stv - stv

R = 10 mm

R = 4 mm

R = 2 mm

Profil prelomne površine epruvete izrađene sa radijusom R=2mm

0A

F

F - sila koja deluje normalno na poprečni presek,A0 - početni minimalni poprečni presek i

A - trenutni minimalni poprečni presek epruvete

A

Fstv

d

d

A

Ad

aL

L stvstv00 ln2ln

0

Analiza površine loma – žilav lom (R = 10 mm)

Strukture epruvete novog materijala transkristalni lom sa sekundarnim mikroprslinama, radijus žljeba R = 10 mm

Strukture epruvete novog materijala sa sekundarnim mikroprslinama, radijus žleba R = 10 mm

Analiza površine loma – lom cepanjem (R = 10 mm)

Algoritam metodologije obrade eksperimentalnih rezultata Bereminovim modelom loma cepanjem

Proračun za verovatnoću loma cepanjem (Pf) se zasniva na Bereminovom modelu

m

u

wfP

exp1

m

Fsr

FP

exp1

P eksperimentalna verovatnoća,F stvarni napon u trenutku loma i

Fsr srednja vrednost stvarnog napona u trenutku loma Eksponencijalnu jednačinu prevodimo u logaritamski oblik:

m

Fsr

FP

1ln

Fsr

FmP

ln1lnln

FsrFmP lnln1lnln

F = Fsr F = Fsr

Srednju vrednost stvarnog napona Fsr dobijamo iz uslova da je F = Fsr, što

predstavlja logično rešenje zadovoljenja uslova ispravnog izbora srednje vrednosti, na osnovu čega se dolazi do vrednosti eksperimentalne verovatnoće koja odgovara srednjoj vrednosti stvarnog napona:

63,001lnln PP

Eksperimentalna verovatnoća se određuje za svaku ispitivanu epruvetu prema sledećoj jednačini:

4,0

3,0

i

iP

gde je:i = 1,..., I broj epruveta za koje se računa verovatnoća, s tim što su rezultati ispitivanja svrstani u rastući niz, a I je ukupan broj ispitivanih epruveta.

Rezultati ispitivanja se prikazani tabelarno u obliku rastućeg niza, a na osnovu vrednosti stvarnog napona u trenutku loma F, pa se za vrednosti stvarnog napona i

eksperimentalnih verovatnoća P, crta zavisnost , PF 1lnlnln

Izmerene i izračunate vrednosti zateznih karakteristika dobijenih ispitivanjem epruveta radijusa 10 mm izrađenih od novog materijala

Određivanje srednje vrednosti stvarnog napona metodom kumulativne verovatnoće,epruveta R = 10 mm, stari materijal

Određivanje srednje vrednosti stvarnog napona metodom kumulativne verovatnoće,epruveta R = 10 mm, stari materijal

Određivanje srednje vrednosti stvarnog napona metodom kumulativne verovatnoće, epruveta R = 10 mm, stari materijal