Введение

Вопросы безопасной и надежной работы оборудования в первую очередь связаны с контролем и технической диагностикой его состояния. Их результаты важны как на первом этапе, т.е. при изготовлении элементов и узлов технических устройств, оборудования и сооружений, так и на последующих этапах – при монтаже оборудования, его эксплуатации, ремонте, реконструкции и модернизации.

Такие объекты, как ТЭС и АЭС являются объектами повышенной опасности, и поэтому контроль состояния оборудования станций является обязательным условием их эксплуатации.

Металл в теплоэнергетике работает в тяжелых условиях под воздействием многочисленных конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов. Эксплуатационными факторами являются повышенная температура, давление рабочей среды, коррозия, эрозия, стационарные и периодически меняющиеся нагрузки, длительность эксплуатации. В период эксплуатации возможны случаи, когда работа энергоустановок происходит в более тяжелых условиях по сравнению с расчетными (в пиковых и остропиковых режимах). Многие элементы энергоустановок работают в условиях сложного напряженно-деформированного состояния, вызванного сочетанием весовых нагрузок, термических расширений, циклических воздействий и т.п.

В тяжелых температурных условиях работают необогреваемые стойки и подвески труб поверхностей нагрева и элементы конструкций горелок.

Металл при высоких рабочих температурах снижает прочность, возникают новые явления, которые не наблюдаются при комнатной температуре: металл начинает накапливать пластическую деформацию при относительно низких напряжениях, снижаются его пластические свойства при длительном нагружении, ухудшается структура, а на поверхности интенсивно протекают коррозионные процессы.

Выбор конструкционных материалов, используемых в теплоэнергетике, и основные требования, предъявляемые к ним, определяются условиями эксплуатации энергооборудования и трубопроводов. Эти условия характеризуются высокими температурой и давлением, агрессивностью рабочей среды. Например, металл поверхностей нагрева котлоагрегатов должен обладать не только высокими прочностью и пластичностью, но и достаточно высоким сопротивлением электрохимической коррозии со стороны пароводяной среды и химической коррозии от продуктов сгорания топлива. В таких условиях металл энергоустановок должен надежно работать длительное время. Обычно расчетный срок службы энергетического оборудования принимают равным 10⁵ ч. Это срок службы обусловлен процессами ползучести при высоких температурах и сохранением характеристик длительной прочности на необходимом уровне. При увеличении скорости ползучести, снижении длительной прочности может возникнуть опасность разрушения металла элементов оборудования.

Исходя из сложных условий, в которых работают современные энергоустановки, одним из основных требований к микроструктуре и свойствам металла является жаропрочность.

Для обеспечения высокой жаропрочности используют специальное легирование и последующую термическую обработку. При повышенных температурах из пересыщенного твердого раствора с ограниченной растворимостью выделяются упрочняющие частицы, которые затрудняют движение дислокаций. Легирование и термическая обработка определяют структурный класс сталей, уровень механических свойств и предельную рабочую температуру.

Правильный выбор конструкционных материалов является важным условием надежности, долговечности и экономичности эксплуатации оборудования и трубопроводов в теплоэнергетике.

В данной курсовой работе рассмотрим одно из механических свойств металла - жаропрочность.