ПАРОПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

      Паросиловое оборудование ТЭС, работающее при температурах 500°С - 570°С и напряжениях 40,0 - 100,0 МПа имеет ограниченный ресурс эксплуатации из-за снижения свойств металла под действием температуры и напряжений.
      В настоящее время существует несколько понятий эксплуатационного ресурса:

• Проектный - ресурс, рассчитанный при проектировании паропроводов и учитывающий расчетные параметры эксплуатации.
• Парковый - уточненный ресурс, рассчитанный на проектные параметры пара с учетом данных по изменению жаропрочных свойств металла в процессе работы. На основании большого опыта контроля и учитывая эксплуатационные данные, в ВТИ разработан нормативный отраслевой документ по парковому ресурсу для всех существующих типоразмеров, материалов и условий эксплуатации. Данная работа была проведена с целью снижения больших, технически неоправданных, затрат при контроле и, особенно, замене еще вполне пригодного оборудования.

      Следующим, наиболее перспективным и активно развиваемым в настоящее время шагом в работе по контролю за состоянием паросилового оборудования ТЭС, явилось введение понятия индивидуального ресурса. При прогнозировании индивидуального ресурса оборудования все замеры, расчеты и исследования переносятся с обобщенных понятий эксплуатирующихся на ТЭС элементов на конкретные детали и участки оборудования.
      Схема контроля, учитывающая индивидуальные особенности эксплуатации и состояния металла элемента позволяет наиболее полно и точно оценить возможный срок эксплуатации сверх паркового ресурса, либо сделать вывод о его замене.
      Существует много различных подходов к решению поставленной задачи, активно разрабатываемых отечественными и зарубежными авторами. В данном случае имеет смысл остановиться лишь на общих подходах к решению.
      На основании современных представлений о процессах, протекающих в металле паросилового оборудования в процессе длительной эксплуатации и основываясь на теоретических работах в области металловедения, физики твердого тела, математических моделях расчета на прочность, в настоящее время широко признана следующая модель накопления повреждений в материале паросилового оборудования ТЭС:

Рис. 1 Зависимость между относительным временем эксплуатации
и относительной деформацией - кривая ползучести.

      Основываясь на экспериментальном опыте, проведенных в ВТИ исследований, мы можем утверждать, что видом кривой представленной на рис. 1 описывается накопление повреждаемости практически любого элемента паропроводной системы ТЭС из перлитных марок сталей (12Х1МФ, 15Х1М1Ф) работающего в условиях ползучести.
      Основываясь на знании об общих процессах в металле и скоростях их протекания, можно, с высокой степенью точности делать выводы о состоянии элементов паропроводов в данный момент времени и выносить прогнозы на будущее. Однако, для достижения данных целей недостаточно информации о наработке, параметрах эксплуатации и типоразмерах.
      Для постановки точного и надежного диагноза состояния узла необходимы знания о его индивидуальном состоянии (с этой целью и вводится понятие индивидуального ресурса). К необходимым обязательным характеристикам следует, в первую очередь, отнести замеры остаточной деформации и геометрии элементов паропровода, затем - оценку микроповрежденности металла паросилового оборудования.
      Затронутая характеристика микроповрежденности металла в настоящее время, как в отечественной энергетике так и за рубежом, приобретает все более весомое значение. Именно этот параметр состояния металла, как показывают опыт эксплуатации и научные исследования, служит наиболее удобным, оперативным и точным критерием оценки состояния паросилового энергетического оборудования.
      В отделении металлов разработана шкала микроповрежденности металла паропроводов, изготовленных из Cr-Mo-V сталей марок 12Х1МФ и 15Х1М1Ф.
      Возвращаясь к Рис. 1, необходимо отметить, что первые, различимые на оптическом микроскопе дефекты структуры - поры появляются при сроках эксплуатации порядка 50,0% от выработки оборудованием своего паркового ресурса. А к моменту наступления завершающей (наиболее непредсказуемой и опасной) III стадии ползучести, практически всегда в структуре металла присутствуют микротрещины, образовавшиеся из слившихся микропор.
      К сожалению, основываясь на опыте последних лет контроля, проводимого на ТЭС таких энергосистем, как "МОСЭНЕРГО", "ТВЕРЬЭНЕРГО", "ЛЕНЭНЕРГО", "САРАТОВЭНЕРГО" и др., необходимо признать, что при вхождении элемента паропровода в III стадию ползучести, очень быстро происходит полная выработка его ресурса (вплоть до опасности аварийного разрушения). Исходя из вышесказанного, считаем необходимым настоятельно рекомендовать тем электростанциям, паросиловое оборудование которых по нормативным документам подходит к срокам выработки своего паркового ресурса, провести оценку его состояние с целью определения времени безопасной эксплуатации.
      Отделение металлов ВТИ, имея все необходимое оборудование, методики и специалистов, готово со своей стороны к сотрудничеству в этой работе.
      Далее необходимо отметить следующее, что если по окончании проведения контроля состояния паропроводной системы выяснится, что его большинство элементов паропровода в значительной степени исчерпали свой ресурс, есть возможность их регенерации путем проведения восстановительной термической обработки (ВТО).
      Проведение ВТО обеспечивает воссоздание всех необходимых для нормальной эксплуатации механических характеристик металла на уровне состояния поставки паропроводных элементов. Однако необходимо отметить, что режим ВТО определяется целым рядом факторов, одним из которых является степень накопленной металлом микроповрежденности, (в соответсвие с разработанной шкалой микроповрежденности) поэтому до ее проведения элементы паропровода контролируются по схеме, разработанной в отделении металлов ВТИ.
      По результатам проведенного контроля, ОМ ВТИ готово выдать официальное заключение о возможности продления срока эксплуатации оборудования на срок, равный парковому ресурсу. Данной заключение имеет силу при проверках органов Госгортехнадзора России.
      Здесь необходимо отметить, что проведение ВТО целесообразно до того момента, пока металл паропровода не достиг уровня микроповрежденности, соответсвующего 4 баллу шкалы микроповрежденности. Если, при накоплении металлом указанной микроповрежденности не провести восстановительную термообработку, то по истечении срока экплуатации, соответсвующего, примерно, 7000 часам наработки, проведение ВТО, в силу различных причин, становиться невозможным. И такой гиб должен будет меняться, что, примерно, в 2 - 2,5 раза дороже проведения ВТО.
      При исследовании геометрических размеров гибов паропроводов часто встает вопрос о том, насколько равномерно распределено утонение стенки гиба по всей его протяженности. При обнаружении значительного утонения растянутой или (что, редко) какой-либо другой зоны гнутого отвода представляется целесообразным построить т.н. картограмму распределения утонения толщины стенки гиба, так как, в зависимости от величины местного утонения, меняется схема прочностного расчета гиба. Подобные картограммы уже не раз были составлены для гибов различных типоразмеров на электростанциях энергосистемы "МОСЭНЕРГО".
      В заключение необходимо отметить следующий момент. Для получения качественных результатов по оценке состояния и прогнозировании сроков возможной дальнейшей эксплуатации, необходимо базироваться на результатах проведенных крупномасштабных исследований микроповрежденности металла паросилового оборудования, расчетах на прочность (учитывающих параметры эксплуатации всех обследуемых узлов, геометрию участков и элементов паропроводной системы), большое внимание необходимо уделить оценке состояния опорно-подвесной системы и многие другие факторы. Лишь проведя весь перечисленный, а иногда и более широкий, список мероприятий, можно делать уверенные выводы.
      Мы настоятельно не рекомендуем ограничиваться при контроле непроверенными методиками или крайне ограниченными объемами работ, хотя такие подходы в настоящее время активно предлагаются. Любое неквалифицированное или ошибочно данное заключение может привести к аварийным ситуациям и жертвам !
      Во всех случаях, требующих уточнения, отделение металлов ВТИ готово на БЕСПЛАТНЫЕ консультации.