169858. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tartósan igénybevett elemek fáradásának és maradék élettartamának megállapítására
3 169858 4 A találmány szerinti eljárásban a tartósan igénybe vett elemből vett próbadarab egy részét speciális hőkezeléssel regeneráljuk. A regenerált és regenerálatlan részeket közel egyforma mértékű mechanikai igénybevételnek tesszük ki, és rajtuk metollográfiai vizsgálatokat végzünk, majd a mérési eredmények összehasonlításával a károsodás fokát állapítjuk meg. A regenerált és regenerálatlan részeket továbbá hatezer-nyolcezer órás időtartamú tartós húzóigénybevételnek és hőkezelésnek tesszük ki, a mérési eredményeket 1% nyúlásértékre extrapoláljuk, és így az 1% nyúlásérték eléréséig terjedő élettartam függvényében határozzuk meg a tartósan igénybe vett elem korát. Végül üzemi hőfok és terhelés mellett mérjük a nyúlássebességet a regenerált és regenerálatlan részeken, majd a két mérési eredmény összevetésével a maradó nyúlást és az élettartam anyagtól függő határértéke elérésének várható időpontját határozzuk meg. A találmány szerinti eljárással lehetővé válik a tartósan igénybe vett elemek fáradás függvényében mért korának és maradék élettartamának kvantitatív meghatározása. Az alábbiakban foganatosítási példa alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A példában d = 5,7 kg/mm2 és T = 530 C.° üzemi paraméterekkel üzemelő hőerőmű két A és B frissgőz-vezetékének állapotát vizsgáljuk meg. A vizsgálat a frissgőz-vezetékek egyes szakaszából vett csődarabokon történik, amelyeket 52 000, ill. 47 000 üzemóra után építettünk ki. Mechanikai vizsgálatokkal meghatározzuk a kiépített csődarabok szakítószilárdságát, tartósfolyás-határát (kritikus nyúlássebességét), nyúlását, keresztmetszetcsökkenését, fajlagos ütőmunkáját és kritikus meleg-nyúlássebességét. Két vizsgálatsorozatot végzünk: egyik vizsgálatsorozatot tartósan igénybe vett regenerálatlan próbadarabon, a másikat hőkezeléssel regenerált állapotú próbadarabon végezzük. A mechanikus vizsgálatot az alábbi állandó feltételekkel végezzük el: 1. A húzószilárdság értéke a két vizsgálatsorozatban közel azonosra állítandó be. 2. A tartósan igénybe vett próbadarab regenerálására hevítést és hűtést alkalmazunk: először a csődarabot 920-940 C°-ra hevítjük és 30 percig ezen a hőfokon tartjuk. Ezután nyugvó levegőben lehűtjük, majd 720-740 C°-ra hetvítjük és ezen a hőmérsékleten 60 percig tartjuk. Végül a csődarabot nyugvó levegőben lehűtjük. 3. A hőkezelés után mért értékek nem lehetnek kisebbek, mint a hőkezelés nélküli próbadarabon mért mechanikus jelemzők, mivel ellenkező esetben irreverzíbilis szövetszerkezeti károsodásra kell következtetnünk. A regenerálatlan és a regenerált próbadarabokon végzett vizsgálatok eredményét összehasonlítjuk. Amely két összehasonlító mérési érték közel egyforma, az annak megfelelő anyagjellemző a tartós igénybevétel során nem változott, tehát névleges értékűnek tekinthető. Az A frissgőz-vezeték csődarabján végzett mechanikai vizsgálatok összehasonlításának eredménye az alábbi: a kritikus nyúlássebesség és húzószilárdság névleges értékű. A kritikus meleg-nyúlássebesség 400 C°-nál a névleges értéket nem teljesen éri el. A fajlagos ütőmunka olymértékben lecsökkent, amiből arra kell következtetnünk, hogy az élettartamkihasználtság nagyfokú, tehát a maradék élettartam 5 kicsi. A B frissgőz-vezeték csődarabján végzett-mechanikai vizsgálatok összehasonlításának eredménye az alábbi: a kritikus nyúlássebesség és a húzószilárdság névleges értékű. A kritikus meleg-nyúlássebes-10 ség 400 C°-nál a névleges értéket nem teljesen éri el. A fajlagos ütőmunka kissé csökkent, ebből kisfokú károsodásra lehet következtetni. Regenerálás után minden próbadarab mechanikus jellemzői megjavulnak, tehát nem áll fönn irreverzibilis szövet-15 szerkezetváltozás. Hogy a következtetések helyességéről meggyőződjünk, metallográfiai vizsgálatokat végzünk a kiépített csődarabokon egyrészt azok regenerálatlan, mésrészt regenerált állapotában. 20 Az A frissgőz-vezetékből vett csődarab szövetszerkezete regenerálatlan állapotban durva ferritszemcsés szabálytalan elrendezésű karbidokkal és oldott átmeneti szövetszerkezettel, amelyben a szemcsehatárokon erőteljes karbidkiválások vannak. Re-25 generált állapotban ezzel szemben ferritet és átmeneti szövetszerkezetet találtunk. A B frissgőz-vezetékből vett csődarab szövetszerkezete regenerálatlan állapotban közepes szemcsenagyságú ferrit oldott átmeneti szövetszerkezettel és 30 a szemcsehatárokon felismerhető karbidkiválásokkal, regenerált állapotban pedig közepes átmeneti szövetszerkezetet találtunk ferrittel és egyenletesen elosztott karbidokkal. Ezekből a szövetszerkezeti elváltozásokból is az 35 állapítható meg, hogy az A frissgőz-vezeték anyaga elfáradt. A tartósan igénybe vett elem korának az 1% nyúlásérték eléréséig terjedő élettartam függvényében történő meghatározására hosszúidejű vizsgálatot 40 végzünk - csak az A frissgőz-vezetéken. A próbadarab egyik részét a leírt módon hőkezeléssel regeneráljuk, a regenerált és regenerálatlan részt egyaránt hő- és húzóigénybevételnek tesszük ki. A vizsgálat időtartama 6500 óra. A vizsgálat időtartama 45 alatt az anyag nyúlik. A kapott mérési értékeket az anyagra vonatkoztatott szórásmező 1% maradéknyúlásnál vett értékéig extrapoláljuk. Ebből a regenerált próbadarabon kb. 15 extrapolációs időviszony adódik, azaz a maradék élettartam 30% toleranciá-50 val az eddigi igénybevétel 90%-a. A kapott eredményből az a következtetés vonható le, hogy az A frissgőz-vezeték 100 000 üzemórát képes elviselni (élettartamkép). Az élettartamképben az A frissgőz-vezetékből vett 55 regenerálatlan csődarab 1% nyúlás-időhatára a szórásmező alatt helyezkedik el úgy, hogy a szórásmező kb. 46 000 üzemóra után éri el az 1% nyúlásidőhatárt; a próbadarab kiépítése után tehát a frissgőz-vezeték várhatóan még 46 000 órán át üzemel-60 tethető; ekkor fog a frissgőz-vezeték további 1% maradó nyúlásértéket elérni. Összehasonlításként közöljük, hogy a B frissgőzvezeték élettartamképében az 1% nyúlás-időhatár a szórásmezőben helyezkedik el, tehát mérhető káro-65 sodás nem áll fenn, így indokolt, hogy ennek a friss-2
