Коррозия: допустимая или недопустимая?

Ответить

admin

Admin
Регистрация
16.04.2012
Сообщения
6,095
Реакции
1,499
Адрес
Омск
Об авторе
1.jpg

Филиппов Константин Александрович
Начальник лаборатории контроля металлов и сварки УП «Тета» (г. Минск), аспирант Института прикладной физики НАН Беларуси. III европейский уровень по ультразвуковому, радиографическому и магнитному видам НК.

При выполнении технического диагностирования сосудов, работающих под давлением, очень часто среди выявленных дефектов (по результатам визуального осмотра и измерений) присутствуют различные коррозионные повреждения основного металла элементов сосуда. Это и коррозионные язвы, и сплошная коррозия, и т. п. При оценке тех-нического состояния сосуда и принятии решения о сроке его дальнейшей безопасной эксплуатации или назначении объема ремонта возникает вопрос: «Что же считать допустимым дефектом, а что недопустимым?».
Речь не идет о форме и размерах наплавленного металла сварных соединений и выявляемых в них дефектах, об относительной овальности, об уводе или смещении стыкуемых кромок, об отклонениях формы, размеров или прямолинейности образующей - все это изложено в соответствующих разделах Правил по сосудам, ОСТ на изготовление или ТУ. А вот коррозия...
В ГОСТ 5272 приведены термины и определения основных понятий в области коррозии металлов (табл. 1).
Таблица 1. Выдержка из ГОСТ 5272-68

ТерминОпределение
30. Сплошная коррозияКоррозия, охватывающая всю поверхность металла
31. Равномерная коррозияСплошная коррозия, протекающая с одинаковой скоростью по всей поверхности металла
32. Неравномерная коррозияСплошная коррозия, протекающая с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла
33. Местная коррозияКоррозия, охватывающая отдельные участки поверхности металла
35. Точечная коррозияМестная коррозия металла в виде отдельных точечных поражений
36. Коррозия пятнамиМестная коррозия металла в виде отдельных пятен
47. Коррозионная язваМестное коррозионное разрушение, имеющее вид отдельной раковины
[/table:1bhsvdrb]

С введением в действие «Положения о порядке продления сроков службы сосудов на предприятиях Минтопэнерго РФ» оценка выявленных при техническом диагностировании коррозионных повреждений металла элементов сосуда проводилась по однозначному пути. Если коррозия более 0,5 мм - выбирать с последующим контролем выборок методами ЦД или МПД, подтверждать расчетом на прочность возможность дальнейшей эксплуатации с выборками или выполнить ремонт с наплавкой выборок (при неудовлетворительных результатах расчета).
После введения в действие РД 34.17.439-96 при оценке коррозионных повреждений металла и определения их допустимости (или недопустимости) стало возникать много вопросов (разночтений).
Во-первых, введены два новых термина - скопления коррозионных язв и продольные цепочки коррозионных язв. Определения этих терминов в РД 34.17.439-96 не даны.
Зато дано определение одиночного дефекта (см. п. 5.10. РД 34.17.439-96):
«Одиночными считаются дефекты, расстояние между ближайшими кромками которых составляет не менее 2(D•S)1/2 (где D - средний диаметр обечайки, S - толщина стенки элемента)».
Сам собой напрашивается вывод, что если расстояние между краями дефектов менее рассчитанного по вышеприведенной формуле, то это или скопление, или цепочка коррозионных язв.
Во-вторых, при анализе самой формулы для расчета расстояний между краями дефектов приходишь к выводу, что она позаимствована из условия одиночных отверстий (см. ГОСТ 24755-89), где D = Dp - внутренний диаметр обечайки. Но тогда для эллиптических днищ D = Dp = 2Rmax, а для определения расстояния нет учета постоянно изменяющегося радиуса?!
В-третьих, специалисты, выполнившие техническое диагностирование сосуда, описывают выявленные коррозионные повреждения металла элементов сосуда в соответствии с ГОСТ 5272-68, указывая на схеме месторасположение и размеры коррозионных повреждений, а также глубину коррозионного разрушения. И вот после этого начинаются все вопросы...
В качестве примера разберем результаты визуального осмотра и измерений кор-розионных разрушений металла элементов воздухосборника В-10, зав. N 405, рег. N 10326, изготовленного в 1991 г. Батайским заводом металлоконструкций (обечайка 0 1600 х 7 мм, (Sp= 4,03 мм), днище ? 1600 х 8 мм (Sp = 3,62 мм), материал - сталь 09Г2С-6) и установленного на территории Борисовского завода «Агрегатов» (г. Борисов, РБ):

• на внутренней поверхности верхнего днища - коррозионный очаг (100 % всей поверхности) точечной коррозии в виде отдельных точечных поражений с максимальным диаметром язв 4 мм, максимальной глубиной 0,7 мм и расстоянием между краями язв от 2 до 16 мм;
• на внутренней поверхности обечайки 3 - коррозионный очаг (100 % всей поверхности) точечной коррозии в виде отдельных точечных поражений с максимальным диаметром язв 3 мм, максимальной глубиной 0,4 мм и расстоянием между краями язв от 3 до 20 мм;
• на внутренней поверхности обечайки 2 - коррозионный очаг (? 90 % всей поверхности) точечной коррозии в виде отдельных точечных поражений с максимальным диаметром язв 3 мм, максимальной глубиной 0,5 мм и расстоянием между краями язв от 7 до 30 мм;
• на внутренней поверхности обечайки 1 - коррозионный очаг (? 60 % всей поверхности) точечной коррозии в виде отдельных точечных поражений с максимальным диаметром язв 3 мм, максимальной глубиной 0,4 мм и расстоянием между краями язв от 5 до 30 мм;
• на внутренних поверхностях обечайки 2 и обечайки 1 - коррозионный очаг размером 1800 х 600 мм точечной коррозии в виде отдельных точечных поражений с максимальным диаметром язв 6 мм, максимальной глубиной 1,0 мм и расстоянием между краями язв от 3 до 20 мм;
• на внутренней поверхности нижнего днища коррозионный очаг (? 90 % всей поверхности) точечной коррозии в виде отдельных точечных поражений с максимальным диаметром язв 3 мм, максимальной глубиной 0,5 мм и расстоянием между краями язв от 5 до 30 мм;
• на внутренней поверхности нижнего днища вокруг приварки фланца удаления грязевых отложений - коррозионный очаг шириной ? 170 мм в виде отдельных точечных поражений с максимальным размером язв 14 х 9 мм, максимальной глубиной 3,0 мм и расстоянием между краями язв от 2 до 10 мм.

По результатам разбора возникают вопросы.

1. Следует ли назначать выборку коррозионных язв на верхнем днище? С одной стороны, если это скопление, то допускается оставлять без выборки коррозионные язвы глубиной до 1,0 мм; с другой стороны, максимальная протяженность повреждения гораздо больше 0,25(D•S)1/2.
2. Следует ли считать коррозионный очаг размером 1800 х 600 мм продольной цепочкой? Или семейством продольных цепочек, расположенных вдоль оси сосуда?
3. Следует ли назначать выборку коррозионных язв глубиной до 0,5 мм на обечайке 2, так как максимальная протяженность коррозионного разрушения гораздо больше 0,25(D•S)1/2?
4. Следует ли назначать выборку коррозионных язв глубиной до 0,4 мм на обечайке 3, так как максимальная протяженность коррозионного разрушения гораздо больше 0,25(D•S)1/2?
5. Следует ли назначать выборку коррозионных язв глубиной до 0,5 мм на нижнем днище, так как максимальная протяженность коррозионного разрушения гораздо больше 0,25(D•S)1/2?
Расчет толщины стенки обечайки воздухосборника по формуле Sp = pD/(2?? - р) п. 2.3.1.1. ГОСТ 14249-89Р основан на первой теории прочности, которая, как известно, исходит из предположения, что разрушение материала наступает, когда наибольшее по абсолютной величине напряжение достигает опасного значения.
2.jpg
У цилиндра, закрытого днищами, кольцевое напряжение вдвое больше меридионального, т. е. ?2 = 2?1, поэтому расчет и ведется по кольцевым напря-жениям.
Четвертая, так называемая энергетическая теория прочности, высказывает предположение, что момент наступления опасного состояния материала зависит от величины потенциальной энергии, накапливающейся при деформации в единице объема материала, т. е. от величины численно равной ей удельной работы деформации, выражаемой через все три главных напряжения.
Так как для пластичных материалов можно считать, что опасное состояние материала обусловлено достижением определенной величины потенциальной энергии деформации, которая связана лишь с изменением формы образца (объем образца при данной величине деформации не изменяется), то при этом условии коэффициент Пуассона µ = 0,5.
В нашем случае при нагружении тонкостенного цилиндра внутренним давлением 83 = 0, откуда ?р ? 0,87pRc/Sp < ?, где р - расчетное давление, МПа; Rc - радиус кривизны срединной поверхности в направлении, перпендикулярном меридиану (образующей), мм; Sp - расчетная толщина стенки, мм.
3.jpg
Как видим, по энергетической теории прочности, принимающей во внимание сложное напряженное состояние материала, расчетное напряжение для пластичных материалов получается меньше на 13 % в сравнении с максимальной величиной главного напряжения. Отсюда следует, что расчетная толщина стенки для нашего воздухосборника может быть вычислена по формуле Sр = рD/(2,3?? - р), и при этом обеспечиваются достаточные запасы прочности, а толщины стенок получаются меньшими (для обечайки Sр = 3,5 мм, для днища - 3,15 мм).
Получается, что обечайка нашего воздухосборника, изготовленная из стали 09Г2С-6 толщиной 7,0 мм, при расчетной толщине Sр = 4,03 мм (Sр = 3,5 мм при расчете по энергетической теории прочности) выдерживает внутреннее давление 0,8 МПа без наступления опасного состояния материала. В то же время, в соответствии с требованиями РД 34.17.439-96, нам необходимо этот воздухосборник выводить в ремонт для удаления коррозионных язв глубиной 0,4 мм при оставшейся толщине стенки 6,6 мм.

Выводы
1. Необходимо дать четкие определения введенных терминов «продольная цепочка коррозионных язв» и «скопление коррозионных язв».
2. Необходимо дать рекомендации для случая выявления сплошной (или местной) равномерной (или неравномерной) коррозии в зависимости от глубины коррозионного разрушения.
3. Необходимо дать пример расчета толщины стенки элементов сосуда с выборками.
 

admin

Admin
Регистрация
16.04.2012
Сообщения
6,095
Реакции
1,499
Адрес
Омск
Филиппов К.А. Коррозия: допустимая или недопустимая? − В мире НК. − Сентябрь 2002 г. − № 3 (17). − С. 54−56. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com).
 
Сверху