Способ рентгенометрической оценки температурных условий эксплуатации трубных элементов котлов



Владельцы патента RU 2509298:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Использование: для неразрушающего исследуемую поверхность контроля температурных условий эксплуатации и разрушения трубных элементов паровых и водогрейных котлов. Сущность заключается в том, что подготавливают образец трубного элемента и эталон из не работавшего в котле участка трубы, имеющей аналогичный состав и способ изготовления, осуществляют рентгеносъемку эталона в режиме термоциклирования в цикле «нагрев - охлаждение до комнатной температуры», строят на ее основе зависимость отношений интегральных интенсивностей, полученных при комнатной температуре для двух наиболее сильных дифракционных линий, не имеющих наложений с дифракционными линиями других фаз, от температуры термоцикла, производят рентгеносъемку образца трубного элемента при комнатной температуре, для которого определяют отношение интегральных интенсивностей тех же двух дифракционных линий, сравнивают отношения интегральных интенсивностей дифракционных линий образца и эталона и определяют температуру эксплуатации участка трубного элемента, принимая ее равной температуре эталона при данной величине отношения интегральных интенсивностей. Технический результат: обеспечение возможности реализации способа определения температурных условий эксплуатации трубных элементов котлов, распространяющегося на все виды стали, независимо от водного режима работы котла, без разрушения поверхности образца. 1 ил., 4 табл.

 

Изобретение относится к способу неразрушающего исследуемую поверхность контроля температурных условий эксплуатации и разрушения трубных элементов паровых и водогрейных котлов и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли для диагностирования причин аварий, в проектных и научно-исследовательских организациях, разрабатывающих и использующих оборудование для предприятий энергетических и химических отраслей, при исследованиях новых марок сталей на жаростойкость и жаропрочность.

Известен способ определения эквивалентной температуры эксплуатации пароперегревателя по зависимости между толщиной оксидной пленки и временем эксплуатации (РД 34.17.452-98, п.5.6), в котором от обоих концов каждого патрубка холодным способом отрезают по одному шлифу высотой 20-25 мм, на внутренней поверхности шлифы изнутри заливают сплавом Вуда и затем на токарном станке снимают с одной стороны рабочей поверхности слой толщиной 1-2 мм, при этом избегая разогрева шлифа. После шлифовки и полировки шлифы травят в 3-4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты, на оптическом микроскопе замеряют толщину окалины на внутренней поверхности трубы с учетом толщины подокисного слоя в зоне, где она максимальна. Делают 8-10 замеров и вычисляют среднее значение толщины оксидной пленки (hок, мм).

Глубину коррозии (ΔS, мм) на внутренней поверхности трубы подсчитывают по формуле ΔS=0,48·hок (РТМ 108.030.116-78). По найденному значению ΔS и фактической наработке трубы (τэ, ч) с помощью графиков, приведенных в РД 34.17.452-98, определяют эквивалентную температуру внутренней поверхности трубы.

Недостатком способа является то, что он применяется только для труб из перлитных сталей и справедлив только для пароперегревателей котлов, работающих в гидразинно-аммиачном водном режиме.

Известен способ определения эквивалентной температуры эксплуатации пароперегревателя по зависимости степени структурных превращений от времени эксплуатации для труб пароперегревателей из стали 12Х1МФ (РД 34.17.452-98, п.5.7), в котором от обоих концов каждого патрубка холодным способом отрезают по одному шлифу высотой 20-25 мм, шлифуют, после чего травят в 3-4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты, балл микроструктуры протравленного шлифа оценивают по шестибальной шкале, приведенной в приложении Б документа РД 34.17.452-98. Затем по графикам, приведенным в РД 34.17.452-98, по баллу микроструктуры и фактической наработке определяют эквивалентную температуру эксплуатации в центральной зоне стенки трубы.

Недостатки способа - он применяется только для стали 12Х1МФ и субъективная оценка балла микроструктуры вносит значительную дополнительную погрешность в результат определения температуры.

Известен способ определения эквивалентной температуры эксплуатации пароперегревателя по зависимости содержания молибдена в карбидном осадке от времени эксплуатации (РД 34.17.452-98, п.5.7), включающий подготовку патрубков длиной 40 мм, на торце которых ставится керн в месте, где толщина стенки минимальна. Затем на токарном станке с наружной и внутренней сторон патрубок обтачивают до полного снятия продуктов коррозии. В месте, отмеченном керном, вырезают два продольных образца в виде полос шириной 10 мм на всю длину патрубка. На вырезанных образцах закругляют все углы. С одного конца на расстоянии не более 5 мм от торцевой стороны сверлят отверстие диаметром 3 мм. Из оставшейся части патрубка набирают стружку для химического анализа (не менее 2 г).

Химический и фазовый анализы стали с определением содержания молибдена в карбидном осадке проводятся в соответствии с приложением В документа РД 34.17.452-98, после чего по доле молибдена, перешедшего в карбиды, и фактической наработке трубы по графикам, приведенным в РД 34.17.452-98, определяется эквивалентная температура эксплуатации.

Недостатком способа является то, что он применяется только для труб из перлитных сталей (содержащих молибден). В способе не учтено влияние характеристик нагрузки (уровня внешних и внутренних деформаций, знакопеременности приложенных нагрузок и т.п.) на перераспределение легирующих элементов и на результат определения температуры эксплуатации пароперегревателя, что существенно снижает точность ее определения.

Задача заявляемого изобретения - разработка универсального способа неразрушающего поверхность образца определения температурных условий эксплуатации трубных элементов котлов, распространяющегося на все виды стали, независимо от водного режима работы котла.

Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом способе рентгенометрической оценки температурных условий эксплуатации котлов подготавливают образец трубного элемента и эталон из не работавшего в котле участка трубы, имеющей аналогичный состав и способ изготовления. Осуществляют рентгеносъемку эталона в режиме термоциклирования в цикле «нагрев - охлаждение до комнатной температуры» (нагрев до определенной температуры - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до комнатной температуры - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до более высокой температуры - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до комнатной температуры - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме и т.д.), строят на ее основе зависимость отношений интегральных интенсивностей, полученных при комнатной температуре для двух наиболее сильных дифракционных линий, не имеющих наложений с дифракционными линиями других фаз, от температуры термоцикла. Производят рентгеносъемку образца трубного элемента при комнатной температуре, для которого определяют отношение интегральных интенсивностей тех же двух дифракционных линий. Сравнивают отношения интегральных интенсивностей дифракционных линий образца и эталона и определяют температуру эксплуатации участка трубного элемента, принимая ее равной температуре эталона при данной величине отношения интегральных интенсивностей.

Заявляемое изобретение поясняется примерами.

Подготавливают эталон размером 12×20 мм из не работавшего в котле прямого участка трубы, изготовленной из стали 12Х1МФ. Осуществляют рентгеносъемку эталона в режиме термоциклирования (нагрев до 225°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 323°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 420°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 517°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 590°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 635°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме - нагрев до 679°С - выдержка в стационарном тепловом режиме - охлаждение до 12°С - рентгеносъемка в стационарном тепловом режиме (таблица 1)).

Таблица 1
Значения отношений интегральных интенсивностей двух наиболее сильных дифракционных линий эталона при термоциклировании
Температура термоцикла, °С 225 323 420 517 590 635 679
I200/I100 - отношение интегральных интенсивностей дифракционных линий (200) и (110) эталона при 12°С после нагрева до соответствующих температур, % 19,8 19,2 20,4 21,1 25,6 30,1 34,2

Строят на ее основе зависимость отношений интегральных интенсивностей, полученных при 12°С для двух наиболее сильных дифракционных линий, не имеющих наложений с дифракционными линиями других фаз, от температуры термоцикла (фиг.1).

В качестве образцов трубного элемента использованы участки труб пароперегревателя, описанные в таблице 2.

Таблица 2
Исследуемые образцы трубного элемента
№ образца Время эксплуатации, тыс.ч Температура эксплуатации (из журнала учета параметров), °С Описание
1 ~150 530-560 Конвективный пароперегреватель энергетического котла (⌀32 мм), изготовленный из стали 12Х1МФ. Вид повреждения - трещина в сварном шве. Образец - участок, расположенный рядом со сварным швом.
Продолжение таблицы 2 - Исследуемые образцы трубного элемента
2 ~150 470-500 Ширмовый пароперегреватель из стали 12Х1МФ энергетического котла (⌀32 мм). Вид повреждения - отдулина, имеющая в вершине трещину. Наблюдается ярко выраженное отслоение металла на внутренней поверхности трубы. Образец - участок, расположенный рядом с отдулиной.
3 ~16,5 576-582 Конвективный пароперегреватель технологического котла (⌀38 мм, сталь 12Х1МФ). Вид повреждения - отдулина, имеющая в вершине трещину. Образец - участок, расположенный рядом с отдулиной.

Производят рентгеносъемку образца трубного элемента при температуре 12, для которого определяют отношение интегральных интенсивностей тех же двух дифракционных линий (таблица 3).

Таблица 3
Значения отношений интегральных интенсивностей образцов трубного элемента
Рентгенометрическая характеристика Номер образца
1 2 3
I200/I110 - отношение интегральных интенсивностей дифракционных линий (200) и (110) при 12°С, % 25,7 20,6 23,4

Сравнивают отношения интегральных интенсивностей дифракционных линий образца и эталона и определяют температуру эксплуатации участка трубного элемента, принимая ее равной температуре эталона при данной величине отношения интегральных интенсивностей (фиг.1). Результаты определения температуры и подсчитанная погрешность представлены в таблице 4.

Таблица 4
Результаты определения температуры участков пароперегревателей
Номер образца Фактическая температура эксплуатации, °С Погрешность, %
По описанию образцов Данные рентгенометрии (фиг.1)
1 530-560 592 5,7-11,7
2 470-500 491 1,8-4,5
3 576-582 563 2,3-3,3

Способ рентгенометрической оценки температурных условий эксплуатации трубных элементов котлов, в котором подготавливают образец трубного элемента и эталон из не работавшего в котле участка трубы, имеющей аналогичный состав и способ изготовления, осуществляют рентгеносъемку эталона в режиме термоциклирования в цикле «нагрев - охлаждение до комнатной температуры», строят на ее основе зависимость отношений интегральных интенсивностей, полученных при комнатной температуре для двух наиболее сильных дифракционных линий, не имеющих наложений с дифракционными линиями других фаз, от температуры термоцикла, производят рентгеносъемку образца трубного элемента при комнатной температуре, для которого определяют отношение интегральных интенсивностей тех же двух дифракционных линий, сравнивают отношения интегральных интенсивностей дифракционных линий образца и эталона и определяют температуру эксплуатации участка трубного элемента, принимая ее равной температуре эталона при данной величине отношения интегральных интенсивностей.



 

Похожие патенты:

Использование: для формирования изображения в режиме обратного рассеяния. Сущность заключается в том, что сканирующее устройство включает в себя источник излучения, стационарную экранную пластину и вращающееся экранное тело, расположенные соответственно между источником излучения и сканируемым объектом, причем стационарная экранная пластина зафиксирована относительно источника излучения, а вращающееся экранное тело поворачивается относительно стационарной экранной пластины.

Использование: для выполнения рентгеновского анализа образца. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют облучение образца рентгеновскими лучами из полихромного источника рентгеновского излучения; используют комбинированное приспособление для регистрации XRD и XRF, содержащее сканирующий селектор длины волны и по меньшей мере один детектор рентгеновского излучения, предназначенный для регистрации рентгеновских лучей, выбранных селектором длины волны; и выполняют XRD-анализ образца путем выбора по меньшей мере одной фиксированной длины волны рентгеновских лучей, дифрагированных образцом, с использованием сканирующего селектора длины волны и регистрации рентгеновских лучей с выбранной фиксированной длиной волны (длинами волн) на одном или нескольких значениях угла φ дифракции на образце с использованием детектора (детекторов) рентгеновского излучения; и/или выполняют XRF-анализ образца путем сканирования длин волн рентгеновских лучей, испускаемых образцом, с использованием сканирующего селектора длины волны и регистрации рентгеновских лучей со сканированными длинами волн с использованием детектора (детекторов) рентгеновского излучения.

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к области неразрушающего рентгеноструктурного контроля, и может быть использовано для контроля структурных изменений и оценки остаточного ресурса деталей преимущественно из титановых сплавов в лабораторных и заводских условиях в производстве и в эксплуатации газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к области строительства, в частности к цементной промышленности, и может быть использовано для контроля фазового состава, определяющего качество широко используемых портландцементных материалов.

Изобретение относится к области физики, а именно к исследованию и анализу материалов, и может быть использовано преимущественно в целях производственного контроля, а также выявления поддельных и/или фальсифицированных фармацевтических средств.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для формирования изображений исследуемого объекта. .

Использование: для определения зарядового состояния атомов в субнанослойных пленках на поверхности металлов и полупроводников. Сущность: заключается в том, что поверхность анализируемого объекта облучают ионами инертных газов низких энергий, регистрируют энергетический спектр отраженных ионов от поверхности, измеряют энергетическое положение и величины пиков адатомов субнанослойной пленки и пиков атомов адсорбента (подложки) в энергетическом спектре отраженных ионов, по энергетическому положению пиков в спектре определяют типы адатомов и атомов подложки, затем такие измерения проводят на тест-объекте с различными концентрациями адатомов в пределах от чистой поверхности адсорбента (подложки) до одного моноатомного слоя, далее определяют зависимости величин пиков тест-подложки и адатомов от концентрации адатомов, по отношениям величин пиков адатомов и подложки анализируемого объекта и тест-объекта соответственно определяют концентрацию адатомов на поверхности анализируемого объекта, затем с использованием спектров для чистых массивных материалов подложки и адатомов по линейной экстраполяции определяют величины пиков для найденных концентраций, затем по отношениям измеренных пиков адатомов и подложки анализируемого объекта к линейно-экстраполированным величинам пиков определяют зарядовое состояние адатомов и атомов подложки (адсорбента). Технический результат: уменьшение глубины анализируемого слоя и повышение достоверности результатов анализа. 4 ил.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения. Для предотвращения брака по механическим свойствам непрерывно отожженной металлической заготовки и обеспечения максимального выхода годного осуществляют управление непрерывной термообработкой металлических заготовок, которое включает неразрушающий непрерывный контроль получаемой в результате термообработки характеристики механических свойств, при этом в качестве контрольной характеристики используют значение удельных энергозатрат, проводят сравнение значений текущих энергозатрат со значениями энергозатрат, полученными из предварительно установленных регрессионных зависимостей механических свойств от удельных энергозатрат, обеспечивающими получение необходимых механических свойств, и регулируют режим термообработки заготовки, обеспечивая попадание величины удельных энергозатрат в интервал допустимых значений. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Использование: для определения термостойкости изделий из сверхтвердой керамики на основе кубического нитрида бора. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют термообработку испытуемых образцов в вакууме или в инертном газе с последующим анализом, при котором определяют степень превращения алмазоподобных форм нитрида бора в графитоподобную фазу с гексагональной структурой и по ней судят о величине термостойкости изделий, при этом перед термической обработкой образцы дробят до величины фракций размером 100÷500 мкм, а анализ образцов производят рентгенофазовым методом. Технический результат: обеспечение возможности получения достоверного результата термостойкости изделий. 1 табл., 1 ил.

Использование: для досмотра людей. Сущность изобретения заключается в том, что система для осуществления сканирования имеет два сканирующих модуля, которые размещены параллельно друг другу, кроме того, в противостоящем положении друг относительно друга. Эти два модуля находятся на расстоянии друг от друга, чтобы позволить субъекту, такому как человек, стоять и проходить между двумя сканирующими модулями. Как первый модуль, так и второй модуль включают в себя источник излучения (такое как рентгеновское излучение) и детекторную матрицу. Человек, проходящий досмотр, стоит между этими двумя модулями таким образом, что передняя сторона человека обращена к одному модулю, а задняя сторона человека обращена к другому модулю. Технический результат: обеспечение возможности быстро и достоверно осуществлять рентгеноскопический досмотр людей. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: для определения концентрации элемента в веществе сложного химического состава. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют облучение пробы анализируемого вещества монохроматическим гамма- или рентгеновским излучением с одновременной регистрацией интенсивностей характеристического излучения и некогерентно рассеянного этой же пробой первичного излучения, при этом установление концентрации определяемого элемента проводят по аналитическому параметру, учитывающему влияние фона характеристического излучения. Технический результат: обеспечение возможности определения концентрации элементов в пробах различного химического и вещественного состава, имеющих различную структуру и плотность, без идентификации фазового состава, но с предварительной коррекцией фона. 9 ил.

Изобретение относится к использованию мягкого рентгеновского излучения для исследования сверхгладких оптических поверхностей и многослойных элементов, в частности для аттестации оптических элементов дифракционного качества. Устройство содержит установленные на плите трехкоординатный прецизионный стол с размещенными на нем рентгеновской трубкой, излучающей в мягком рентгеновском диапазоне, и ионным источником для чистки мишени, камеру монохроматора с установленными в ней монохроматором и монитором интенсивности зондирующего пучка, и камеру для исследуемых образцов с размещенным в ней пятиосным гониометром. Камера монохроматора и камера для исследуемых образцов соединены между собой через первый шибер, в качестве монохроматора использован сферический объектив Шварцшильда, камера монохроматора соединена с магниторазрядным насосом, а камера для исследуемых образцов через второй шибер последовательно соединена с турбомолекулярным и форвакуумным безмасляным насосами, соответственно. Технический результат - повышение интенсивности квазипараллельного пучка мягкого рентгеновского излучения на исследуемом образце и возможность изучения шероховатости образцов с криволинейной формой поверхности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для недеструктивного исследования тела человека. Сущность изобретения заключается в том, что сканирующее устройство для визуализации с обратнорассеянным пучком излучения содержит источник излучения, фиксированную экранирующую плиту и вращающееся экранирующее тело, расположенное между источником излучения и сканируемым объектом соответственно, в котором фиксированная экранирующая плита является стационарной относительно источника излучения, а вращающееся экранирующее тело выполнено с возможностью вращения относительно фиксированной экранирующей плиты. Фиксированная экранирующая плита имеет область пропускания луча, которая позволяет пучку излучения от источника излучения проходить сквозь фиксированную экранирующую плиту, а на вращающемся экранирующем теле имеются области падения луча и выхода луча соответственно. Во время вращения вращающегося экранирующего тела область пропускания луча фиксированной экранирующей плиты непрерывно пересекает область падения луча и область выхода луча вращающегося экранирующего тела для генерирования коллимированных отверстий для сканирования. Область пропускания луча фиксированной экранирующей плиты является прямолинейной щелью, вращающееся экранирующее тело является цилиндром, а области падения и выхода пучка излучения сконфигурированы как последовательность небольших дискретных отверстий, расположенных по спиральной линии соответственно. Дополнительно раскрывается способ сканирования для визуализации с обратнорассеянным пучком излучения. Технический результат: обеспечение возможности создания равномерного бегущего луча при визуализации объекта посредством обратнорассеянного пучка излучения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для регистрации кривых дифракционного отражения. Сущность изобретения заключается в том, что пучок рентгеновского излучения заданного диапазона от источника рентгеновского излучения пропускают через две диафрагмы, а интенсивность рентгеновского излучения, подвергшегося дифракции в исследуемом кристалле, определяют с помощью детектора при последовательном изменении параметров условий снимаемого рентгеновского рефлекса, в котором параметры условий дифракции изменяют модуляцией межплоскостного расстояния снимаемого рентгеновского рефлекса посредством ультразвукового излучения, генерируемого электроакустическим резонатором, при этом исследуемый кристалл размещают за первой диафрагмой по ходу рентгеновских лучей, сканируют условия дифракции путем модуляции межплоскостного расстояния в кристалле-анализаторе, акустически связанном с электроакустическим резонатором, причем исследуемый кристалл размещают в положении брэгговской дифракции выбранного рефлекса, а параметры условий дифракции сканируют с помощью детектора, соединенного с блоком регистрации стоячей волны, на который подают синхроимпульс с генератора, использующегося для возбуждения ультразвуковых колебаний в электроакустическом резонаторе. Технический результат: обеспечение возможности регистрации кривых дифракционного отражения путем управления параметрами рентгеновского пучка с помощью ультразвука, при котором отсутствует необходимость в предварительной подготовке образца и нет ограничений на его размер. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для определения концентрации примесей в монокристалле. Сущность изобретения заключается в том, что в нейтронном спектрометре обратного рассеяния изменяют температуру эталонного кристалла до момента, когда межплоскостное расстояние эталонного кристалла совпадет с межплоскостным расстоянием исследуемого кристалла, и вычисляют относительное изменение межплоскостного расстояния исследуемого кристалла в данной точке. Измерение величины межплоскостного расстояния исследуемого кристалла относительно эталонного проводят в нескольких «m» точках, по всем измеренным точкам исследуемого кристалла, вычисляют среднее значение межплоскостного расстояния исследуемого кристалла, определяют изменение пространственного распределения концентрации примесей для каждой точки исследуемого кристалла относительно полученного среднего значения. Технический результат: обеспечение возможности получения многомерной картины распределения примесей. 2 ил.

Использование: для определения оптимальной температуры пассивации трубных элементов теплоэнергетического оборудования. Сущность изобретения заключается в том, что подготавливают эталон, подвергают его термоциклированию, при проведении которого методом рентгеновской дифракции определяют внутренние структурные напряжения I рода и II рода, строят зависимости внутренних структурных напряжений I и II рода от температуры термоциклирования, по которым определяют область одновременной релаксации внутренних структурных напряжений и соответствующую ей температуру пассивации. Технический результат: обеспечение возможности определения оптимальной температуры пассивации для различных видов сталей на основе оценок напряженного состояния теплонапряженных поверхностей. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-03-10 2014-03-08T10:06:40
Наверх