RU2731478C2 - Method of determining reliability of lining of high-temperature units - Google Patents

Method of determining reliability of lining of high-temperature units Download PDF

Info

Publication number
RU2731478C2
RU2731478C2 RU2017124112A RU2017124112A RU2731478C2 RU 2731478 C2 RU2731478 C2 RU 2731478C2 RU 2017124112 A RU2017124112 A RU 2017124112A RU 2017124112 A RU2017124112 A RU 2017124112A RU 2731478 C2 RU2731478 C2 RU 2731478C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lining
reliability
temperature
exp
expansion
Prior art date
Application number
RU2017124112A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017124112A3 (en
RU2017124112A (en
Inventor
Евгений Валентинович Приходько
Александр Степанович Никифоров
Георгий Николаевич Никонов
Евгений Олегович Кучер
Акмарал Кабиденовна Кинжибекова
Адилет Турсынбаевна Кажибаева
Вячеслав Викторович Зыков
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью "GN Energy"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Товарищество с ограниченной ответственностью "GN Energy" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью "GN Energy"
Priority to RU2017124112A priority Critical patent/RU2731478C2/en
Publication of RU2017124112A publication Critical patent/RU2017124112A/en
Publication of RU2017124112A3 publication Critical patent/RU2017124112A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2731478C2 publication Critical patent/RU2731478C2/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
    • G01N25/58—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by measuring changes of properties of the material due to heat, cold or expansion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: heat power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to determination of reliability of lining of high-temperature aggregates (industrial furnaces and buckets, power boilers, etc.). Disclosed is method of determining reliability of lining of high-temperature units, involves measuring physical parameters of object, at which reliability of lining of high-temperature units is determined by the lining operation reliability criterion for the stretching zone, determined by formula:
Figure 00000006
where σexp 90 % is the permissible ultimate strength of the material for expansion, which is equal to 90 % of the expansion strength of this material; (σexp)i are the occurring temperature stresses at time moment i; (Xexp)i is length of expansion zone at time i, in which occurring temperature stresses (σexp)i exceeds permissible ultimate strength of material for expansion σexp 90 %; τ is thermal operation time of high-temperature unit.
EFFECT: technical result of invention is obtaining data on reliability of lining of high-temperature units during their operation and use of said values for their operation.
1 cl

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а в частности к определению надежности работы футеровок высокотемпературных агрегатов (промышленных печей и ковшей, энергетических котлов и др.).The invention relates to thermal power engineering, and in particular to determining the reliability of the lining of high-temperature units (industrial furnaces and ladles, power boilers, etc.).

Известен способ испытаний на надежность изделий электронной техники [Патент 2100817 РФ, МПК G01R 31/08. Способ испытаний на надежность изделий электронной техники] в котором надежность изделий определяется путем воздействия ионизирующих излучений на исследуемую и эталонные (контрольные) группы изделий из одной партии их изготовления.A known method of testing the reliability of electronic products [Patent 2100817 RF, IPC G01R 31/08. A method of testing the reliability of electronic products] in which the reliability of products is determined by the impact of ionizing radiation on the investigated and reference (control) groups of products from one batch of their manufacture.

Недостатком этого способа является определение надежности элементов перед установкой в агрегат, без учета условий эксплуатации.The disadvantage of this method is to determine the reliability of the elements before installation in the unit, without taking into account the operating conditions.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ оценки надежности и безопасности изделия по результатам неразрушающего контроля, в котором оценку надежности изделия производят после контроля выявленных дефектов [Патент 2265237 РФ, МПК G05B 23/02. Способ оценки надежности и безопасности изделия по результатам неразрушающего контроля].The closest technical solution chosen as a prototype is a method for assessing the reliability and safety of a product based on the results of non-destructive testing, in which the reliability of the product is assessed after checking the identified defects [Patent 2265237 RF, IPC G05B 23/02. A method for assessing the reliability and safety of a product based on the results of non-destructive testing].

Недостатком этого способа является невозможность применения данного метода для определения надежности футеровок высокотемпературных агрегатов.The disadvantage of this method is the impossibility of using this method to determine the reliability of the linings of high-temperature units.

Технический результат предлагаемого изобретения - получение данных о надежности работы футеровок высокотемпературных агрегатов во время их работы и использование этих значений для их эксплуатации.The technical result of the proposed invention is to obtain data on the reliability of the lining of high-temperature units during their operation and the use of these values for their operation.

Это достигается тем, что в способе определения надежности футеровок высокотемпературных агрегатов, включающем измерение физических параметров объекта при котором надежность работы футеровок высокотемпературных агрегатов определяется критериями надежности работы футеровки для зоны растяжения определяемыми, по формуле:This is achieved by the fact that in the method for determining the reliability of the linings of high-temperature units, including the measurement of the physical parameters of the object, in which the reliability of the linings of high-temperature units is determined by the criteria for the reliability of the work of the linings for the tension zone determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где σpac 90% - допустимый предел прочности материала на расширение, равный 90% пределу прочности на расширение этого материала;where σ pac 90% is the admissible tensile strength of the material for expansion, equal to 90% of the tensile strength for expansion of this material;

(σрac)i - возникающие температурные напряжения в момент времени i; (σ pac ) i - arising temperature stresses at time i;

(Xpac)i - длина зоны растяжения в момент времени i, в которой возникающие температурные напряжения (σpac)i превышают допустимый предел прочности материала на расширение σpac 90%;(X pac ) i is the length of the tension zone at time i, in which the arising thermal stresses (σ pac ) i exceed the admissible tensile strength of the material for expansion σ pac 90% ;

τ - время тепловой работы высокотемпературного агрегата.τ is the thermal operation time of the high-temperature unit.

При этом, в качестве допустимых напряжений приняты температурные напряжения равные 90% предела прочности этого материала (как для растяжения, так и для сжатия).At the same time, temperature stresses equal to 90% of the ultimate strength of this material (both for tension and compression) are taken as permissible stresses.

Надежность работы футеровок высокотемпературных агрегатов зависит от различных факторов, в том числе от значения величины температурных напряжений растяжения, превышающих допустимые, их числа с момента начала работы высокотемпературного агрегата, а также толщины футеровки. Действие остальных факторов - агрессивного действия среды (шлаков и др.), качество и вид применяемых материалов и проводимых работ, уровень вибрации и др. можно принять постоянными для данного агрегата при неизменных условиях работы.The reliability of the lining of high-temperature units depends on various factors, including the value of the temperature tensile stresses exceeding the allowable ones, their number since the start of the high-temperature unit, as well as the thickness of the lining. The action of other factors - the aggressive action of the environment (slags, etc.), the quality and type of materials used and work performed, the level of vibration, etc. can be taken constant for a given unit under constant operating conditions.

Обозначим σ90% - допустимый предел прочности материала, равный 90% пределу прочности этого материала для растяжения. Данная величина выбрана нами, исходя из того, что величина возникающих напряжений при различных режимах разогрева или охлаждения высокотемпературных агрегатов лежит в пределах 75-80% от нормы, а также из недопущения условия равенства возникающих напряжений и предела прочности (момент начала разрушения).We denote by σ 90% - the permissible ultimate strength of the material, equal to 90% of the tensile strength of this material. We chose this value based on the fact that the magnitude of the stresses arising under various modes of heating or cooling of high-temperature aggregates lies within 75-80% of the norm, and also from the prevention of the condition of equality of the stresses and ultimate strength (the moment of the onset of fracture).

Работа способа заключается в следующем.The method works as follows.

Любым известным способом находят распределение температур по сечению футеровки во время работы высокотемпературного агрегата (например, Инновационный патент №30372 Республика Казахстан, МПК G01K 13/00 опубл. 15.09.2015, бюл. №9.). Далее находят возникающие напряжения в зоне растяжения ар и сжатия ос по формуле:By any known method, the temperature distribution over the lining section is found during the operation of the high-temperature unit (for example, Innovative patent No. 30372 Republic of Kazakhstan, IPC G01K 13/00 publ. 09/15/2015, bull. No. 9.). Further, the arising stresses in the zone of tension a and compression of a are found by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где α - коэффициент теплового расширения, (1/°С);where α is the coefficient of thermal expansion, (1 / ° С);

Тср - средняя температура огнеупорного слоя, °С;T cf - the average temperature of the refractory layer, ° C;

Ti - температура точки, в которой производится расчет температурного напряжения, °C;T i is the temperature of the point at which the temperature voltage is calculated, ° C;

Е - модуль упругости материала, МПаE - modulus of elasticity of the material, MPa

ν - коэффициент Пуассона.ν is Poisson's ratio.

Затем находят критерии для оценки надежности работы футеровки для зоны растяжения. Этот критерий находят по формуле:Then, criteria are found to assess the reliability of the lining for the tension zone. This criterion is found by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где σpac 90% - допустимый предел прочности материала на расширение, равный 90% предела прочности на расширение этого материала;where σ pac 90% is the permissible ultimate strength of the material for expansion, equal to 90% of the ultimate strength for expansion of this material;

(σpac)i - возникающие температурные напряжения в момент времени i;(σ pac ) i - arising temperature stresses at time i;

(Xpac)i - длина зоны растяжения в момент времени i, в которой возникающие температурные напряжения (σpac)i превышают допустимый предел прочности материала на расширение σpac 90%;(X pac ) i is the length of the tension zone at time i, in which the arising thermal stresses (σ pac ) i exceed the admissible tensile strength of the material for expansion σ pac 90% ;

τ - время тепловой работы высокотемпературного агрегата.τ is the thermal operation time of the high-temperature unit.

То есть критерий является суммарным показателем для всех моментов времени тепловой работы высокотемпературного агрегата (от i=1 до τ), при которых температурные напряжения превышают предел прочности.That is, the criterion is a total indicator for all times of the thermal operation of the high-temperature unit (from i = 1 to τ) at which the temperature stresses exceed the ultimate strength.

На основании данных по температурным состояниям футеровки за предыдущее время работы производится подсчет критериев для оценки надежности работы футеровки для растяжения. С учетом статистики по выводу высокотемпературных агрегатов в ремонт по неудовлетворительному состоянию футеровки производится определение минимально допустимых критериев для оценки надежности работы футеровки, при достижении которых необходимо выводить высокотемпературный агрегат в ремонт при дальнейшей эксплуатации.Based on the data on the temperature states of the lining for the previous operation time, the criteria are calculated to assess the reliability of the lining for stretching. Taking into account the statistics on the withdrawal of high-temperature units for repair due to the unsatisfactory state of the lining, the minimum permissible criteria for assessing the reliability of the lining operation are determined, upon reaching which it is necessary to withdraw the high-temperature unit for repair during further operation.

Технико-экономическая эффективность внедрения предлагаемого технического решения позволит получение данных о надежности работы футеровок высокотемпературных агрегатов во время их работы и использование этих величин для их эксплуатации.The technical and economic efficiency of the implementation of the proposed technical solution will allow obtaining data on the reliability of the lining of high-temperature units during their operation and the use of these values for their operation.

Claims (6)

Способ определения надежности футеровок высокотемпературных агрегатов, включающий измерения физических параметров объекта и расчета значений показателей надежности, отличающийся тем, что надежность работы футеровок высокотемпературных агрегатов определяется критерием надежности работы футеровки для зоны растяжения, определяемым по формуле: A method for determining the reliability of lining of high-temperature units, including measuring the physical parameters of the object and calculating the values of reliability indicators, characterized in that the reliability of the lining of high-temperature units is determined by the criterion of reliability of the lining for the tension zone, determined by the formula:
Figure 00000004
Figure 00000004
 где σpac 90% - допустимый предел прочности материала на растяжение, равный 90% пределу прочности на растяжение этого материала;where σ pac 90% is the permissible tensile strength of the material, equal to 90% of the tensile strength of this material; (σpac)i - возникающие температурные напряжения в момент времени i;(σ pac ) i - arising temperature stresses at time i; (Xpac)i - длина зоны растяжения в момент времени i, в которой возникающие температурные напряжения (σpac)i превышают допустимый предел прочности материала на растяжение σрас 90%;(X pac ) i - the length of the tensile zone at time i, in which the arising thermal stresses (σ pac ) i exceed the permissible tensile strength of the material σ ras 90% ; τ - время тепловой работы высокотемпературного агрегата.τ is the thermal operation time of the high-temperature unit.
RU2017124112A 2017-07-05 2017-07-05 Method of determining reliability of lining of high-temperature units RU2731478C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124112A RU2731478C2 (en) 2017-07-05 2017-07-05 Method of determining reliability of lining of high-temperature units

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124112A RU2731478C2 (en) 2017-07-05 2017-07-05 Method of determining reliability of lining of high-temperature units

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017124112A RU2017124112A (en) 2019-01-10
RU2017124112A3 RU2017124112A3 (en) 2020-02-14
RU2731478C2 true RU2731478C2 (en) 2020-09-03

Family

ID=64977385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017124112A RU2731478C2 (en) 2017-07-05 2017-07-05 Method of determining reliability of lining of high-temperature units

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731478C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6200022B1 (en) * 1997-04-21 2001-03-13 Ta Instruments, Inc. Method and apparatus for localized dynamic mechano-thermal analysis with scanning probe microscopy
RU2265237C1 (en) * 2004-08-17 2005-11-27 Закрытое акционерное общество "Координационный центр по надежности, безопасности и ресурсу оборудования и трубопроводам атомных электростанций" (КЦНБРАС) Method for estimating reliability and safety of product on basis of non-destructive control
RU2619046C1 (en) * 2016-03-17 2017-05-11 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Method of mechanical properties determination of materials with shape memory
RU2627286C1 (en) * 2016-10-24 2017-08-04 Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" Estimation method of residual life of hollow metal part, having worked under creeping conditions at high process temperature and pressure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6200022B1 (en) * 1997-04-21 2001-03-13 Ta Instruments, Inc. Method and apparatus for localized dynamic mechano-thermal analysis with scanning probe microscopy
RU2265237C1 (en) * 2004-08-17 2005-11-27 Закрытое акционерное общество "Координационный центр по надежности, безопасности и ресурсу оборудования и трубопроводам атомных электростанций" (КЦНБРАС) Method for estimating reliability and safety of product on basis of non-destructive control
RU2619046C1 (en) * 2016-03-17 2017-05-11 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Method of mechanical properties determination of materials with shape memory
RU2627286C1 (en) * 2016-10-24 2017-08-04 Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" Estimation method of residual life of hollow metal part, having worked under creeping conditions at high process temperature and pressure

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017124112A3 (en) 2020-02-14
RU2017124112A (en) 2019-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liakat et al. An experimental approach to estimate damage and remaining life of metals under uniaxial fatigue loading
Naderi et al. Real-time fatigue life monitoring based on thermodynamic entropy
Meneghetti Analysis of the fatigue strength of a stainless steel based on the energy dissipation
Guo et al. An intrinsic dissipation model for high-cycle fatigue life prediction
Wilshire et al. Prediction of long term creep data for forged 1Cr–1Mo–0· 25V steel
Meneghetti et al. A two-parameter, heat energy-based approach to analyse the mean stress influence on axial fatigue behaviour of plain steel specimens
US20140192837A1 (en) System and method for generating a combined model for isothermal and anisothermal fatigue life
Sun et al. Thermal gradient mechanical fatigue assessment of a nickel-based superalloy
Moćko et al. An influence of cyclic loading on the form of constitutive relationship for DP500 steel
Fekete New energy-based low cycle fatigue model for reactor steels
Loureiro-Homs et al. Accounting for crack closure effects in TMF crack growth tests with extended hold times in gas turbine blade alloys
Robinson et al. Experimental investigation of the high-temperature performance of high-strength steel suspension bridge wire
RU2731478C2 (en) Method of determining reliability of lining of high-temperature units
Damhof et al. Experimental analysis of the evolution of thermal shock damage using transit time measurement of ultrasonic waves
Bandeira et al. On the use of thermographic method to measure fatigue limits
JP2010203812A (en) Method for evaluating life time of high strength ferritic steel
Idris et al. Predicting fatigue crack growth rate under block spectrum loading based on temperature evolution using the degradation-entropy generation theorem
Katunin et al. Evaluation of structural degradation of polymeric composites subjected to self-heating by the thermal diffusivity analysis
Pons et al. Post‐fire Residual Strength and Ductility of Structural Steels from Hollow Sections
Walker Paper 24: Strain-Fatigue Properties of Some Steels at 950° F (510° C)-with a Hold in the Tension Part of the Cycle
KR101113950B1 (en) Fatigue life prediction method by measuring the surface temperature
JP2017049066A (en) Method of predicting life of heat-resistant steel
Abebe et al. Post‐Fire Mechanical Properties of Steel S900MC
Fan Infrared thermographic method to rapidly evaluate high-cycle fatigue behavior of welded joints
RU2724135C2 (en) Method for determination of residual life of thermal enclosures of high-temperature units

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200819