Rys. 17. Mikrostruktura płaszcza walczaka w części parowej, replika matrycowa, SEM pow x, stal 20K, czas eksploatacji godz.

Podobne dokumenty
NIEKTÓRE WŁASNOŚCI SPAWANYCH ZŁĄCZY MIESZANYCH STALI P91 ZE STALĄ 13HMF W STANIE NOWYM I PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

Janusz Dobrzański, Adam Zieliński. Trwałość resztkowa i resztkowa rozporządzalna. Instytut Metalurgii Żelaza, Gliwice. /t r

ĆWICZENIE 15 WYZNACZANIE (K IC )

BADANIA URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH ELEMENTEM SYSTEMU BIEŻĄCEJ OCENY ICH STANU TECHNICZNEGO I PROGNOZOWANIA TRWAŁOŚCI

OCENA STANU TECHNICZNEGO RUROCIĄGÓW WYSOKOPĘŻNYCH - DOBÓR KRYTERIÓW

Konstrukcje spawane : połączenia / Kazimierz Ferenc, Jarosław Ferenc. Wydanie 3, 1 dodruk (PWN). Warszawa, Spis treści

W przypadku, gdy uzasadniają to obliczenia statyczne wykonane dla rurociągu, dopuszcza się

Pełzanie jako zjawisko ograniczające długotrwałą eksploatację rurociągów parowych 1)

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

Konstrukcje spawane Połączenia

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Wyroby preizolowane IZOPUR POLSKA projektowane i produkowane są zgodnie z normami:

Ermeto Original Rury / Łuki rurowe

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Pełzanie jako zjawisko ograniczające długotrwałą eksploatację rurociągów parowych 15 sierpnia 2013

Konferencja UDT. Mechanizmy degradacji i ocena stanu technicznego elementów kotłów i rurociągów pracujących w warunkach pełzania

Spis treści Przedmowa

Spis treści. Przedmowa 11

SYMBOLE EN DN, DN 1

MOŻLIWOŚCI ZMNIEJSZENIA EMISJI GAZÓW CIEPLARNIANYCH I ZWIĘKSZENIA SPRAWNOŚCI KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH POPRZEZ MODERNIZACJĘ ŚCIAN SZCZELNYCH

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

DOBÓR KSZTAŁTEK DO SYSTEMÓW RUROWYCH.SZTYWNOŚCI OBWODOWE

I. Wstępne obliczenia

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

SPECYFIKACJA TECHNICZNA DLA OSIOWYCH KOMPENSATORÓW MIESZKOWYCH PRZEZNACZONYCH DO STOSOWANIA W WARSZAWSKIM SYSTEMIE CIEPŁOWNICZYM

7 czerwca

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze

Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Tom 2

PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI STALOWYCH WEDŁUG EUROKODÓW.

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wytwarzanie i przetwórstwo polimerów!

262 Połączenia na łączniki mechaniczne Projektowanie połączeń sztywnych uproszczoną metodą składnikową

SPECYFIKACJA TECHNICZNA DLA PRZEWODÓW RUROWYCH

RECENZJA rozprawy doktorskiej mgr inż. Artura Jasińskiego pt.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

POMIARY ODPORNOŚCI NA PĘKANIE STALI NISKOSTOPOWEJ METODĄ CTOD ZGODNIE Z ZALECENIAMI BS

Wytyczne oceny spoin, kolan rurociągów i komór pracujących w warunkach pełzania

Opis przedmiotu zamówienia dla części 2

Wymogi UDT stawiane urządzeniom ciśnieniowym eksploatowanym ponad obliczeniowy czas pracy w warunkach pełzania 1)

Politechnika Białostocka

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PRELIMINARY BROCHURE CORRAX. A stainless precipitation hardening steel

CHARAKTERYSTYKA ZMIAN STRUKTURALNYCH W WARSTWIE POŁĄCZENIA SPAJANYCH WYBUCHOWO BIMETALI

System diagnostyczny jako sposób na wydłużenie czasu bezpiecznej eksploatacji rurociągów parowych

Eksploatacja urządzeń

Zadania badawcze realizowane na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Typowe uszkodzenia kotłowych walczaków

Bogdan Majka. Dobór kształtek do systemów rurowych. Sztywności obwodowe.

PL B1. GS-HYDRO SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gdynia, PL BUP 15/15

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 11

Artur Jasiński, Zakład Chemii i Diagnostyki, ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.

i sposoby ich eliminacji

Zmęczenie Materiałów pod Kontrolą

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

WYTRZYMAŁOŚĆ RÓWNOWAŻNA FIBROBETONU NA ZGINANIE

Trwałość zmęczeniowa złączy spawanych elementów konstrukcyjnych

S PAWA L N I C ZE T S

Algorytmy optymalizacji systemu ICT wspomagające zarządzanie siecią wodociągową

Przedmiotowy system oceniania

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

OCENA STANU MATERIAŁU ELEMENTÓW KRYTYCZNYCH CZĘŚCI CIŚNIENIOWEJ KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH Z FERRYTYCZNEJ STALI 12Cr-lMo-V PRACUJĄCYCH W WARUNKACH PEŁZANIA

Wytrzymałość Materiałów

Badania elementów preizolowanych. Zakopane, 06 maja 2010

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA B STROPY

Wprowadzenie do Techniki. Materiały pomocnicze do projektowania z przedmiotu: Ćwiczenie nr 2 Przykład obliczenia

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

Własności materiałów konstukcyjnych w niskich temperaturach

KONFERENCJA PROJEKTOWANIE, DIAGNOSTYKA I REMONTY EKSPLOATOWANYCH ELEMENTÓW KOTŁÓW I RUROCIĄGÓW PRACUJĄCYCH W WARUNKACH PEŁZANIA. 5-6 czerwca 2014 r.

JAKOŚĆ BEZSTYKOWYCH ZŁĄCZY SZYNOWYCH

5-warstwowe rury do ciepłej i zimnej wody

... Definicja procesu spawania łukowego ręcznego elektrodą otuloną (MMA):... Definicja - spawalniczy łuk elektryczny:...

Wprowadzenie do Techniki. Materiały pomocnicze do projektowania z przedmiotu: Ćwiczenie nr 1

BADANIA STRUKTURY MATERIAŁÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Stal - definicja Stal

ZASTOSOWANIE NAŚWIETLANIA LASEROWEGO DO BLOKADY PROPAGACJI PĘKNIĘĆ ZMĘCZENIOWYCH

Semestr zimowy Techniki wytwarzania I Nie

TOLERANCJE WYMIAROWE SAPA

Trwałość resztkowa materiału rurociągów parowych, pracujących w układzie kolektorowym, po przepracowaniu obliczeniowego czasu pracy

σ c wytrzymałość mechaniczna, tzn. krytyczna wartość naprężenia, zapoczątkowująca pękanie

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: MIM IS-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Inżynieria spajania

OBLICZENIA. Obliczenia wydłużeń termicznych i kompensacji projektowanych sieci i przyłączy cieplnych: 1. Dane wyjściowe:

Zarządzania i Inżynieria Produkcji I stopień Ogólnoakademicki. Specjalnościowy Obowiązkowy Polski Semestr piąty

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Politechnika Białostocka

Obliczeniowa trwałość rozporządzalna w praktyce jest

Materiały do budowy kotłów na parametry nadkrytyczne

Technik mechanik

IZOTOPOWE BADANIA RADIOGRAFICZNE ZŁĄCZY SPAWANYCH O RÓŻNYCH GRUBOŚCIACH WEDŁUG PN-EN 1435.

SPIS TREŚCI. Przedmowa Rozdział 1. WSTĘP... 9

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

ZMĘCZENIE MATERIAŁU POD KONTROLĄ

Mechanika Doświadczalna Experimental Mechanics. Budowa Maszyn II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

... Definicja procesu spawania gazowego:... Definicja procesu napawania:... C D

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA ZIMNO

Integralność konstrukcji

Transkrypt:

Rys. 17. Mikrostruktura płaszcza walczaka w części parowej, replika matrycowa, SEM pow. 2000 x, stal 20K, czas eksploatacji 330000 godz., HV102 rozpad ziaren dwufazowych z tendencją do tworzenia się węglików na granicach ziaren ferrytu i w punktach potrójnych granic ziaren (rys. 17) [5]. W większości przypadków poziom twardości materiału walczaka koreluje z jego stanem strukturalnym, jednak aby to potwierdzić należy dysponować odpowiednimi atlasami mikrostruktur stali, w których określonej mikrostrukturze przypisany byłby odpowiedni poziom własności mechanicznych, twardości i udarności. Podsumowanie Diagnostyczne badania walczaków prowadzone są w celu określenia zakresu i opracowania technologii ewentualnej naprawy. Ocena stanu materiału walczaka oparta jest o obliczenia sprawdzające z analizą warunków inicjacji i propagacji pęknięć. Obliczenia wymiarów pęknięć progowych wskazują, że nawet bardzo małe pęknięcia o długości 1,0 mm mają warunki do wzrostu i osiągnięcia wymiarów pęknięcia krytycznego, zwłaszcza w przypadkach wykonywania prób ciśnieniowych przy temperaturze wody poniżej 50 C. Liczby cykli zmęczeniowych niezbędnych do osiągnięcia przez rozwijające się pęknięcie długości krytycznej nawet w najbardziej niesprzyjających warunkach są zwykle bardzo duże (kilkadziesiąt tysięcy cykli) i praktycznie są nieosiągalne podczas całego okresu eksploatacji walczaka. Przyjmowanie do obliczeń sprawdzających szacunkowych wartości np. granicy plastyczności czy też wartości współczynnika intensywności naprężeń K IC powoduje, że otrzymane wyniki są również szacunkowe. Fakt ten uzasadnia konieczność pobierania próbek z materiału walczaka celem określenia rzeczywistych wartości własności mechanicznych z określeniem temperatury przejścia materiału w stan kruchy. Stosunkowo prostą metodą diagnostyki materiałowej, przydatną do ujawnienia obniżonej ciągliwości i wzrostu podatności do kruchego pękania stali jest metoda replik metalograficznych. Niższą zdolność do odkształceń plastycznych stal uzyskuje poprzez proces rozpadu struktury wyjściowej w wyniku starzenia eksploatacyjnego w trakcie długotrwałej eksploatacji. Zjawiska te znajdują swoje odzwierciedlenia w mikrostrukturze stali w postaci degradacji - rozpadzie obszarów perlitu/bainitu i procesach wydzieleniowych faz. Ujawnione badaniami repliko wy mi mikrostruktury można ocenić pod kątem stopnia degradacji, a tym samym wnioskować o obniżonej ciągliwości materiału (niskiej udarności). Dysponowanie bazą danych umożliwiającą przypisanie określonej mikrostrukturze odpowiedniego poziomu własności mechanicznych w tym udarności, zdecydowanie uwiarygodniłoby prognozę eksploatacyjną dla materiału walczaka. PIŚMIENNICTWO [ł] Kocańda S., Szala J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych, PWN, Warszawa 1997. [2] Jones D. R. H.: Engineering Materials:Materials Failure Analysis. Case Studies and Design Implications, Pergamon Press, Oxford, New York, Seul, Tokyo, 1993. [3] KietbusA., HernasA., CieślaM., RenowiczD.: Ocena stopnia degradacji stali walczakowej l SCuNMT po długotrwałej eksploatacji. Dozór Techniczny, nr 4/2001. [4] Stefanowicz J., Ratajczak A.: Diagnostyka źródłem strat lub oszczędności. Uwagi krytyczne o instrukcjach diagnostycznych kotłów z 1986 i 1995 r. Dozór Techniczny, nr l/1996. [5] Kaczorowski M., Barwicki L.: Analiza stanu technicznego walczaka, Orzeczenie o przydatności do dalszej eksploatacji, opracowanie AST.01.LBM, praca nie publikowana. ZDZISŁAW ŚLODERBACH Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Gospodarki Remontowej Energetyki Wrocław Zagadnienia wymiarowo-technologiczne dotyczące przygotowania krawędzi i miejsc styku prostek kolan z odcinkami prostymi rurociągów celem wykonania połączenia spawanego Przedstawione zostaną możliwe przypadki wymiarowo-technologiczne i konstrukcyjno-eksploatacyjne jakie mogą wystąpić w procesach wzajemnego łączenia za pomocą spawania kolan z odcinkami prostymi rurociągów. Poruszane problemy dotyczą kolan długich z odcinkami prostymi (prostkami) a nie kolan krótkich (hamburskich), które nie mają odcinków prostych, ponieważ technologia ich wykonania jest inna. W pierwszych dwóch przypadkach występuje odpowiednio kryza wewnętrzna i kryza zewnętrzna (uskok średnicowy) a w trzecim przypadku kryza nie występuje. Podane zostaną także technologiczno-konstrukcyjne zalecenia celem wykonania operacji ukosowania krawędzi styku i przetoczenia powierzchni wewnętrznych oraz zewnętrznych za pomocą odpowiednich urządzeń skrawających zwanych ukosowarkami, aby uniknąć ujemnych zjawisk związanych z występowaniem kryzy. Omówione będą także skrótowo problemy eksploatacyjne i wytrzymałościowe oraz poprawy trwałości użytkowej tak wykonanych połączeń spawanych dla rozpatrywanych przypadków. 84 DOZÓR TECHNICZNY 4/2004

1. Wstęp Niniejsze opracowanie jest kontynuacją i dalszym rozwinięciem prac autora, por. np. [10], [16-19] poruszających przedstawiane zagadnienia i problemy, uwzględnia zalecenia technologiczne wykonania połączenia spawanego odcinka prostego rurociągu z kształtką, por. np. [21], a w naszym przypadku z kolanem. Jak wiadomo rurociągi energetyczne składają się z następujących elementów: odcinki proste, kolana, kształtki, połączenia spawane i inne. Najbardziej trwałymi pod względem czasu eksploatacji są odcinki proste rurociągów, następnie kolana, kształtki a najkrótszym czasem eksploatacji i odpowiednio największą awaryjnością charakteryzują się spoiny rurociągów. Z dotychczas posiadanych wiadomości zawartych w np. [1-7], wynika, że największa liczba uszkodzeń, wynosząca aż ~54%, dla np. rurociągów pary wtórnie przegrzanej należy do spoin a dla przypadku rurociągów pary świeżej wynosi ~23%, por. np. [5 7]. Aby wykonać kolana rurociągów o podwyższonej trwałości metodą gięcia rur za pomocą giętarek należy użyć w tym celu rur o większej wyjściowej grubości ścianki aniżeli grubość odcinków prostych. Aby trwałość eksploatacyjna kolan i odcinków prostych była porównywalna to wówczas najmniejsza grubość ścianki kolana powinna być nie mniejsza niż odcinka prostego rurociągu. W przypadku gdy odcinki proste kolan (prostki) mają odpowiednią długość i grubość na końcach por. [10], [16-19] to mogą istnieć trzy zasadnicze przypadki wymiarowe w miejscach połączeń: średnice zewnętrzne na końcach prostek kolan są takie same jak odcinków prostych rurociągów natomiast grubości ich ścianek są różne, średnice wewnętrzne na końcach prostek kolan są takie same jak odcinków prostych rurociągów i jak poprzednio grubości ich ścianek są różne, średnice zewnętrzne i wewnętrzne a więc i grubości ścianek prostek kolan i odcinków prostych rurociągów są takie same. Każdy z powyższych przypadków powoduje powstawanie innej sytuacji konstrukcyjno-wymiarowej i technologiczno-eksploatacyjnej celem wykonania połączenia spawanego. Przypadki te będą opisane w dalszych punktach pracy i zilustrowane na odpowiednich rysunkach. Trudności w wykonaniu trwałej spoiny dotyczyć będą sytuacji gdy przeprowadzane jest centrowanie na powierzchniach zewnętrznych jak i wewnętrznych por. [16-19]. Ogólnie można powiedzieć, że aby prawidłowo wykonać połączenie spawane należy wykonać odpowiednie ukosowanie powierzchni czołowych za pomocą odpowiednich ukosowarek. Dodatkowo aby zwiększyć czas eksploatacji połączeń spawanych a tym samym i rurociągu należy wykonać odpowiednio dla przypadku pierwszego ukosowanie (fazowanie) wewnętrzne w prostkach kolan a dla drugiego ukosowanie zewnętrzne na prostkach. Trzeci przypadek wymiarowy połączenia nie wymaga ukosowania ze względu na równość grubości. Wymienione zabiegi obróbki skrawaniem (ukosowanie lub fazowanie) należy wykonywać za pomocą odpowiednich urządzeń zwanych ukosowarkami. 2. Połączenie w przypadku równych średnic zewnętrznych Ten przypadek połączenia metodą spawania odcinka prostego w rurociągu z (łukiem gładkim) kolanem schematycznie przedstawiono na rysunku l (a, b, c, d). Rys. 1 (a, b, c, d). Poglądowy rysunek dotyczący schematu połączenia kolana z odcinkiem prostym rurociągu, przy określaniu grubości rury do gięcia w zależności od d z (bazowanie i centrowanie na d.): a) - przypadek sytuacyjny ustalania (centrowania) na powierzchniach zewnętrznych, b) - wykonanie połączenia niewielkich wielkości kryzy wewnętrznej, c) - wykonanie połączenia średnich wielkości kryzy wewnętrznej, d) - wykonanie połączenia dużych wymiarów kryzy wewnętrznej DOZÓR TECHNICZNY 4/2004 85

Jak widać na rys. la, w tym połączeniu powstaje niekorzystna kryza wewnętrzna. Aby uniknąć niekorzystnych zjawisk związanych z powstaniem kryzy wewnętrznej por. np. [16-19] takich, jak: kawitacja, dodatkowe obciążenia i naprężenia, spiętrzenie naprężeń związane z działaniem karbu, drgania, hałas i inne związane z przepływem czynnika należy wykonać operację fazowania (ukosowania) wewnątrz odcinka prostego kolana (prostki) tak jak na rys. l (c, d). W niektórych przypadkach należy wykonać także przetoczenie powierzchni wewnętrznej, por. [21]. Tego rodzaju operacje obróbki skrawaniem wykonuje się za pomocą ukosowarek ustawionych do obróbki powierzchni wewnętrznych. Na rysunku l (a, b, c, d) zaznaczone odpowiednie wielkości oznaczają: R promień gięcia kolan, r wz - promień wewnętrznego zarysu kształtu kolana (promień zarysu wrębu wzornika), m - długość odcinka prostego kolana (prostki), g k - minimalna (bieżąca) grubość zewnętrznej ścianki kolana, g r - grubość ścianki odcinka prostego rurociągu, a^,, - minimalna długość przetoczenia powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych [21]. Aby zachować zalecaną z punktu widzenia wytrzymałościowego i konstrukcyjnego nierówność grubości prostki i odcinka prostego rurociągu, podaną w pracach [16-19] g*>g,. (2.1) wówczas grubość wyjściowa ścianki rury przeznaczonej do gięcia go, musi być tym bardziej większa od grubości odcinka prostego rurociągu, b} laia Rys. 2 (a, b, c, d). Poglądowy rysunek dotyczący schematu połączenia kolana z odcinkiem prostym rurociągu,przy określaniu grubości rury do gięcia w zależności od d w (bazowanie i centrowanie na d lv ): a) - przypadek sytuacyjny ustalania (centrowania) na powierzchniach wewnętrznych, b) -wykonanie połączenia niewielkiej wielkości kryzy zewnętrznej, c) -wykonanie połączenia średniej wielkości kryzy zewnętrznej, d) - wykonanie połączenia dużych wymiarów kryzy zewnętrznej 86 DOZÓR TECHNICZNY 4/2004

Jednym ze sposobów, który podwyższy wytrzymałość doraźną i na pełzanie osłabionych warstw rozciąganych kolana oraz umożliwi wydłużenie czasu bezpiecznej eksploatacji rurociągu lub innych instalacji rurowych (kotłowych lub przewodowych), jest wykonanie kolana ze stali o podwyższonych własnościach wytrzymałościowych, por. np. [23]. Problemem technologicznym może być wykonanie połączenia spawanego dla dwóch różnych stali. Można tutaj podać uwagę, że np. dla umożliwienia realizacji projektów inwestycyjnych urządzeń energetycznych o podwyższonych parametrach, kilka światowych hut wdrożyło do produkcji rury ze zmodyfikowanej stali konstrukcyjnej typu (Cr-Mo-W-V-Nb-N) o strukturze martenzytycznej i zawartości od 9 do 12% Cr. Stale te oznaczane są również jako: NF616 - oznaczenie japońskie, (P91, T92/P92) - oznaczenie amerykańskie wg ASME 335A/335m-99 i E911 - oznaczenie niemieckie wg DIN XllCrMoWVNb 911, por. [9]. 5. Wymagana długość prostki Rys. 3. Schemat połączenia kolana z odcinkiem prostym rurociągu w przypadku ich równych średnic zewnętrznych jak i wewnętrznych co wynika z analizy rzeczywistego rozkładu odkształceń i grubości ścianki podczas gięcia rur na giętarkach. Wówczas w zetknięciu prostki kolana z odcinkiem prostym rurociągu (w miejscu ich styku) powstają kryzy wewnętrzne lub zewnętrzne (uskoki średnicowe), por. odpowiednio rys. la i 2a. 3. Połączenie w przypadku równych średnic wewnętrznych Ten natomiast przypadek połączenia metodą spawania odcinka prostego rurociągu z (łukiem gładkim) kolanem schematycznie przedstawiono na rys. 2 (a, b, c, d). Oznaczenia odpowiednich wielkości wymiarowych na rys. 2, są takie same jak na rys. 1. W tym przypadku połączenia spawanego jak pokazuje rys. 2a występuje kryza zewnętrzna, która także wpływa ujemnie na trwałość połączenia spawanego poprzez: powstanie lokalnego spiętrzenia naprężeń (działanie karbu), powstanie uskoku średnicowego i nierówność wierzchołka spoiny, wystające krawędzie pogarszające trwałość i estetykę wyglądu oraz inne. Aby tych wymienionych niekorzystnych efektów i zjawisk uniknąć należy wykonać odpowiednio operację fazowania i przetoczenia powierzchni zewnętrznych prostek, zgodnie z zaleceniem zawartym w [21], por. rys. 2 (c, d) metodą obróbki skrawaniem, za pomocą ukosowarek ustawionych do obróbki powierzchni zewnętrznych. 4. Połączenie w przypadku równych średnic zewnętrznych i wewnętrznych W tym przypadku połączenia występuje równość grubości ścianki odcinka prostego rurociągu j kolana (łuku) a więc ich średnice zewnętrzne i wewnętrzne są sobie także równe. Ten przypadek połączenia schematycznie przedstawiono na rys. 3. Grubości ścianek prostki kolana i odcinka prostego rurociągu w tym przypadku spełniają następujące zależności: go=8r 0raZ t<gr. t 4 ' 1 ) gdzie: g 0 grubość wyjściowa rury do gięcia (grubość końcówki prostki kolana). W tym przypadku połączenia nie występuje zjawisko kryzy wewnętrznej i zewnętrznej i nie jest wymagana obróbka skrawaniem celem wykonania operacji fazowania i przetoczenia. Jednak ze względu na występowanie nierówności (4.1) i z powodu trudniejszych warunków pracy kolan, por. [8], [10-19] w porównaniu z odcinkami prostymi rurociągów, czasowa wytrzymałość oraz trwałość eksploatacyjna takiego rurociągu będzie dużo mniejsza z powodu osłabienia ścianki zewnętrznej w warstwach rozciąganych wykonanych kolan. Aby prawidłowo technologicznie wykonać połączenie spawane kolana z odcinkiem prostym rurociągu, prostka kolana powinna mieć określoną długość. W pracach [10, 16, 19] podano wyrażenie na wymaganą długość prostki, aby w strefie połączenia spawanego (obszar miejsca styku łączonych elementów) nie było odkształceń plastycznych wywołanych procesem gięcia. Chodzi o to, aby po zgięciu, w strefie połączenia spawanego nie było naprężeń resztkowych od gięcia. Wyrażenie to ma następującą postać: m^rsina p (5.1) gdzie: x p - kąt określający zakres powstawania odkształceń plastycznych w obszarze prostki. W pracach [10, 16, 19] na podstawie badań doświadczalnych przyjęto, że tx p «30. Przepisy UDT, por. np. [20] nakładają inny (bardziej wymagający) warunek na wymaganą długość prostki m, aby prawidłowo wykonać spawane złącze obwodowe spoiny, a mianowicie, cyt. Złącza obwodowe rur (podlegające UDT) powinny być umiejscowione na prostych odcinkach rur w odległości od zakończenia łuku nie mniejszej niż": a) średnica zewnętrzna rury, tzn. m > D z, jednakże nie mniej niż 50 mm dla rur o zewnętrznej średnicy do 100 mm, gdzie: D z średnica zewnętrzna rury do gięcia, b) m > v^d z g [mm], jednakże nie mniejszej niż 100 mm - dla rur o średnicy zewnętrznej przekraczającej 100 mm, g - grubość nominalna rury do gięcia (g n = g 0 ). Wymagania powyższe nie dotyczą kolan kutych, odlewanych, tłoczno-spawanych oraz rur spiralnie wygiętych, por. [20]. Aby więc wykonać prawidłowo spawane złącze obwodowe rur należy wykonać kolana z prostka spełniającą zarówno warunek (5.1) oraz warunki UDT a) i b). Należy więc wybrać długość prostki z tego warunku, który wyznacza jej większą wartość. Wg [20] przy spawaniu urządzeń technicznych mogą być stosowane w jednym złączu różne metody spawania. Wg przepisów UDT [20] przy spawaniu połączeń elementów o różnej grubości, por. rys. l c i 2c powinny być zastosowane łagodne przejścia od jednego elementu do drugiego poprzez ścienienie elementu grubszego pod kątem nie większym niż 15, a w przypadkach technicznie uzasadnionych, za zgodą właściwego organu dozoru technicznego, pod kątem nie większym niż 30. Jeżeli różnica grubości ścianek łączonych elementów nie przekracza 30% grubości ścianki cieńszej i nie jest większa niż 5 mm, można stosować złącza doczołowe bez uprzedniego ścienienia grubszej ścianki, przy czym pochylenie lica spoiny powinno tworzyć łagodne przejście od elementu grubszego do cieńszego. 7. Uwagi końcowe i wnioski Niniejsza praca jest jak wspomniano we wstępie dalszym rozwinięciem poprzednich prac por. np. [10, 16-19] i innych dotyczących poruszanej tematyki i zagadnień związanych z technologią wykonania połączeń kolan i odcinków prostych rurociągów metodą spawania. W niniejszej pracy w sposób bardziej pogłębiony niż w [10], [16-19] przedstawiono zagadnienia i problemy związane z wykonywaniem po- DOZOR TECHNICZNY 4/2004 87

łączeń spawanych kolan z odcinkami prostymi rurociągów, uwzględniając prace [21, 22]. Rozpatrzono i skrótowo przedstawiono istniejące trzy możliwe przypadki jakie mogą występować w takich połączeniach tj. przypadki równych średnic zewnętrznych, wewnętrznych oraz ich jednoczesnej równości. Podano także przypadki występowania kryzy wewnętrznej w przypadku równych średnic zewnętrznych, kryzy zewnętrznej w przypadku równych średnic wewnętrznych i braku kryzy w przypadku jednoczesnej równości średnic zewnętrznych i wewnętrznych. Aby więc wykonać prawidłowo spawane złącze obwodowe rur należy wykonać kolana z prostką spełniającą zarówno warunek (5.1) oraz warunki UDT a) i b). Należy więc wybrać długość prostki z tego warunku, który wyznacza jej większą wartość. W pracy podano także uwagi, że usunięcie kryz i ich negatywnych skutków oddziaływania, należy wykonać metodą obróbki skrawaniem za pomocą specjalnych urządzeń zwanych ukosowarkami, których odpowiedni typoszereg jest produkowany przez OBR-GRE. Odpowiednio fazę i przetoczenie powierzchni wewnętrznej można usunąć za pomocą ukosowarek ustawionych do skrawania powierzchni wewnętrznych prostek, a wykonanie fazy i przetoczenia powierzchni zewnętrznej za pomocą ukosowarek ustawionych odpowiednio do skrawania powierzchni zewnętrznych prostek. Aby prawidłowo wykonać połączenie spawane kolana z odcinkiem prostym rurociągu należy odpowiednio wykonać ukosowanie powierzchni czołowych za pomocą ukosowarek ustawionych do skrawania powierzchni czołowych. Typoszereg nowoczesnych ukosowarek ręcznych o napędzie elektrycznym i pneumatycznym wraz z odpowiednim zestawem noży i frezów (głowic) skrawających, wytwarzany jest w Ośrodku Badawczo-Rozwojowym GRĘ we Wrocławiu. Na podstawie analizy rozpatrzonych przypadków można podać dla przypadku użycia jednakowych materiałów kolan i odcinków prostych odpowiednie zalecenie wy miaro wo-konstrukcyjne i technologiczno-wytwórcze w postaci nierówności (2.1). Uwzględnienie tej nierówności w technologii wytwarzania kolan spowoduje, że czas eksploatacji kolan i odcinków prostych rurociągu będzie w przybliżeniu równy. W przypadku użycia różnych materiałów (na kolana o odpowiednio podwyższonej wytrzymałości), wówczas zaleca się technologię wykonania połączenia jak w przypadku równych grubości ścianki, por. rys. 3. Aby nie dopuścić do powstania niekorzystnego efektu pofałdowania po stronie warstw ściskanych kolan, również obniżającego ich wytrzymałość eksploatacyjną (zarówno na prostkach, jak i na wewnętrznych powierzchniach giętych kolan), zaleca się, aby łączny luz po stronie warstw ściskanych był mniejszy od dopuszczalnej wysokości fałdy H, por. [24]. PIŚMIENNICTWO [1] Dobosiewicz J.: Pęknięcia spoin obwodowych wysokoprężnych rurociągów parowych", Energetyka, Nr 12, Katowice, 1988. [2] Dobosiewicz J.: Ocena stanów walczaków kotłów parowych", Energetyka, Nr 4, Katowice, 1985. [3] Dobosiewicz J., Prohaska N.: Niezawodność połączeń spawanych rurociągów parowych", Energetyka, Nr 3, Katowice, 1976. [4] Dobosiewicz J.: Obwodowe pęknięcia połączeń spawanych rurociągów energetycznych", Energetyka, Nr 12, Katowice, 1971. [5] Dzidowski E. S., Banach J.: Analiza rodzajów i skutków uszkodzeń wybranych elementów kotłów parowych", Materiały II Konferencji Naukowo-Techniczne] PIRE99, Organizator OBR-GRE we Wrocławiu, Polanica Zdrój, 1999, 53-57. [6] Dzidowski E. S.: Kryteria oceny wpływu technologii wytwarzania i technologii remontów na własności materiałów stosowanych w budowie urządzeń energetycznych", Materiały I Konferencji Naukowo-Technicznej PIRE98, Organizator OBR-GRE Wrocław, Kudowa Zdrój. 1998, 51-56. [7] Dzidowski E. S., Banach J.: Warunki pracy i potencjalne uszkodzenia i niezawodność rurociągów energetycznych w aspekcie technologii spawania", Materiały I Konferencji Naukowo-Technicznej PIRE98. Organizator OBR-GRE Wrocław. Kudowa Zdrój, 1998. 57-62. [8] Dzidowski E. S., Strauchold Sz.: Wpływ technologii gięcia rur na potencjalne uszkodzenia i niezawodność rurociągów energetycznych", Zeszyty Naukowe Politechniki Opolskiej, Seria Elektryka, z. 46. Nr koi. 242/1998, Opole, 1998, 119-125. [9] Jach W., Jóźwik T., Skowroński P.: Konstrukcyjna stal martenzytyczna 9% Cr-Mo-W-V-Nb-N", Dozór Techniczny, Nr 3/2002, Warszawa, 2002, 55-62. [10] Śloderbach Z., Dudek K., Boniecki L.: Wpływ odkształceń poza strefą zgięcia kolan na technologiczne procesy łączenia ich z odcinkami prostymi rurociągów". Materiały II Konferencji Naukowo-Technicznej PIRE99. Organizator OBR-GRE Wrocław, Polanica Zdrój, 1999, 215-220. [11] Śloderbach Z.: Metody obliczania wyjściowej - początkowej grubości rury przeznaczonej do gięcia", Materiały I Konferencji Naukowo-Technicznej PIRE98, Organizator OBR-GRE Wrocław, Kudowa Zdrój, 1998. 207-216. [12] Śloderbach Z., Kaźmierczak J.: Problemy wymiarowe w obliczeniach procesu gięcia rur metalowych według dyrektyw i norm UE i Polski". Przegląd Mechaniczny, Nr (7-8)/2001, Warszawa, 2001. 38-43. [13] Śloderbach Z.: A model of deformation geometry in pipę bending processes", Engineering Transactions, (IFTR), vol. 47, issue l, Warszawa, 1999, 3-20. [14] Śloderbach Z.: Obliczanie maksymalnych odkształceń i grubości ścianki podczas gięcia rur na podstawie dyrektyw unijno-europejskich i polskich", Przegląd Mechaniczny. Nr 2/00, Warszawa, 2000, 18-23. [15] Śloderbach Z.: Metody obliczania wyjściowej - początkowej grubości rury przeznaczonej do gięcia", Przegląd Mechaniczny, Nr 21/98, Warszawa. 1998, 9-12 i 17. [16] Śloderbach Z.: Wpływ deformacji poza strefą zgięcia kolan na technologiczne operacje połączenia kolan z odcinkami prostymi rurociągów", Dozór Techniczny, Nr 2/2000, Warszawa, 2000, 25-27. [17] Śloderbach Z., Dudek K.: Wymiarowo-konstrukcyjne i technologiczno-eksploatacyjne problemy spawanych połączeń kolan z odcinkami prostymi rurociągów". Materiały III Konferencji Naukowo-Technicznej PIRE 2000, Organizator OBR-GRE we Wrocławiu, Szklarska Poręba, 2000. 231-236. [18] Śloderbach Z.: Technologiczne i wymiarowe problemy występujące podczas wykonywania spawanych kolan z odcinkami prostymi rurociągów". Dozór Techniczny, Nr 3/2002, Warszawa, 2002, 53-55. [19] Śloderbach Z.: Wybrane zagadnienia mechaniki gięcia luków gładkich rurociągów", Prace Naukowe Wydziału Mechanicznego Politechniki Wrocławskiej, Oficyna Wydawnicza PWr, Wrocław, 2002. [20] Urząd Dozoru Technicznego, DT-UT-90/ WO-W, Wymagania ogólne. Wytwarzanie, w DT-UT-90/WO-W/11, Urządzenia techniczne. Wytwarzanie. Spawanie. Wykonanie, UDT, Wydawnictwo Prawnicze, Warszawa, 1991. [21] Zbroińska-Szczechura E.: Trwałość elementów rurociągów parowych", Energetyka, Nr 7, Katowice, 1993, 235-237, Biuletyn Pro Novum, Nr 2, Katowice. 1993, 13-15 lub Biuletyn Pro Novum, Tom I, Przegląd artykułów opublikowanych w czasopiśmie Energetyka w latach 1991-1997, Katowice, 2002,55-57. [22] Zbroińska-Szczechura E.. Trzeszczyński J.: Uszkodzenia walczaków kotłów parowych", Energetyka. Nr 3, Katowice, 1993, 105-108, Biuletyn Pro Novum, Nr 2, Katowice, 1993. 9-12, Biuletyn Pro Novum, Tom I, Przegląd artykułów opublikowanych w czasopiśmie Energetyka w latach 1991-1997, Katowice, 2002, 50-54. [23] Zdankiewicz M.: Dyrektywa dotycząca urządzeń ciśnieniowych. Omówienie ogólne. Wymagania dotyczące materiałów", Dozór Techniczny, nr 1/98, Warszawa, 1998, 1-9. [24] Zdankiewicz M.: Dyrektywa dotycząca urządzeń ciśnieniowych. Wymagania dotyczące wytwarzania", Dozór Techniczny. Nr 2/ 98, Warszawa, 1998, 25-33 i 4. DOZÓR TECHNICZNY to czasopismo poświęcone projektowaniu, wytwarzaniu oraz technicznym zasadom eksploatacji urządzeń technicznych podlegających dozorowi 88 DOZÓR TECHNICZNY 4/2004