Долговечность кессонов, работающих в условиях охлаждения отработанных газов, может быть увеличена с помощью следующих мер:
1) выбор конструкционного материала, который устойчив к агрессивным воздействиям рабочей среды;
2) путем выбора подходящей структурной формы;
3) нанесение на обычные конструкционные стали прочных покрытий;
4) получение защитной пленки на металлической поверхности путем химической или электрохимической реакции;
5) защита основного конструкционного материала слоем коррозионностойкого материала (облицовки или облицовки);
6) подача электрической энергии к структуре листового металла, ток защиты от коррозии (катодная защита). Ток должен быть противоположен по знаку, корродирующему току. Либо подключение тока к специальному электроду, находящемуся в защищаемом изделии (протекторная защита);
7) Получение защитного покрытия обычных болтов, с помощью гальванизации. Высокопрочные болты, предназначенные для крепления внутренней арматуры и крепления самого кессона кадмируются.
8) В некоторых случаях, при сборе не ответственных веществ, возможно введение ингибиторов в собираемые вещества, для снижения их агрессивности. [1, с. 49]
Пластиковые покрытия, нанесенные на углеродистую сталь на стороне агрессивной среды, путем распыления (подобный материал называется металл-пластом), увеличивают долговечность конструкции. Также необходимо отметить, что сложность нанесения лакокрасочных покрытий колеблется от 0,1 до 0,3 человеко-часов, гальванических покрытий — 0,15 человеко-часов, а пластмассовые, распыленные, составляет всего 0,05 человеко-часа. [2, с. 131]
Чтобы получить высококачественное покрытие, внутренняя поверхность кессона должна быть хорошо очищена от ржавчины, окалины, жира, пыли и грязи. Лучший способ очистки структуры листового металла — пескоструйная обработка, поскольку она создает шероховатость, которая увеличивает адгезию покрытия к структуре. Пескоструйная поверхность металла быстро ржавеет и поэтому должна быть немедленно загрунтована. Для уменьшения образования пыли используется метод гидропескоструйной обработки, в котором используется смесь песка и воды. Чтобы металл не ржавел в воде, добавляют соответствующие химикаты (1–5 г/л), что замедляет коррозию и позволяет сохранять чистую поверхность в течение 5–20 часов. При очистке всех конструкций из листового металла в специально оборудованных помещениях вместо кварцевого песка используют металлическую окалину или дробь. [3, с. 92]
В тех случаях, когда пескоструйная обработка или дробеструйная обработка невозможны, используются концевые щетки из стальной проволоки, прикрепленные к удлиненному гибкому валу электродвигателя. После очистки поверхности используют пылеотсос, чтобы удалить остатки песочной пыли и пятна смазки.
Наиболее опасной формой разрушения металлоконструкций является хрупкое разрушение.
Главными причинами хрупкого разрешения кессонов является:
- Хладоломкость стали;
- Несоответствие наплавленного и основного металла, вследствие чего возникают усталостные и горячие трещины в наплавленном металле, которые имеют свойство проникать в основной металл.
- Неудачные конструктивные решения при создании конструкции кессона.
Процесс хрупкого разрушения кессона, как и любой другой конструкции, состоит из двух последовательных фаз. Первой фазой является образование хрупкой трещины, второй фазой является спонтанное распространение трещины в различных направлениях, вне зависимости от места приложения нагрузки или наличия дефектов. [4, с. 140]
Проведенный анализ на предприятии по изготовлению и ремонту кессонов и напыльников водоохлаждаемых показал следующие результаты:
1) трещина распространяется со скоростью 1,2–1,8 км/с;
2) Трещины являются хрупкими, без значительной остаточной деформации (рисунок 12);
3) Хрупкая трещина обычно возникает при отрицательных температурах и неполной нагрузке.
Возникновение и распространение хрупкой трещины определяется методом получения стали, толщины металла, температуры, коэффициента концентрации напряжений (конструктивная форма), скорости приложения нагрузки или скорости снижения температуры при экстремальных температурах, размером кристаллической решетки металла.
Устойчивость к ударам при низких температурах (-40 ° C или -70 ° C) представляет собой стойкость к коррозии стали от растрескивания, а также зернистость и волокнистость до трещиностойкой стали.
Наиболее хорошо сопротивляется хрупкому разрешению мелкозернистая сталь (по ГОСТ 5639–65).
Конструкция кессона верхнего выполняется из спокойной углеродистой стали. Спокойная углеродистая сталь менее подвержена появлению хрупкого разрушения. [5, с. 23]
Анализ показал, что уменьшение толщины стального листа снижает критическую температуру появления хрупких трещин.
Как известно, некоторые объёмные листовые конструкции, собирают на месте монтажа из рулонов, которые изготавливаются на заводах. Влияния такого метода, при производстве, может не учитываться. Так как было проведено компьютерное моделирование процессов, происходящих при получении рулона, и оно показало минимальное влияние на развитие процесса хрупкого разрушения. Однако, деформационное упрочнение на 1,5–2 % значительно снижает прочность стали при хрупком разрушении. [6, с. 29]
Одним из методов, предлагаемых в рамках этой работы, является создание демпферов хрупкого разрушения, в виде тонких наружных полос, которые сжимают более толстые нижние швы. [7, с. 121]
Это предложение объясняется тем, что для тонких листов критическая температура развития хрупкой трещины намного ниже, чем для толстых листов.
Использование двухслойных нижних поясов такого типа или относительно тонких лент, обернутых высокопрочной проволокой, позволяет исключить возможность хрупкого разрушения. [8, с. 37]
Наиболее действенной методикой по борьбе с появлением хрупких трещин, является термическое упрочнение стали. Однако, необходимо учитывать следующий аспект. Чем больше толщина термоупрочняемой стали, тем менее она действенна.
Наиболее подходящей сталью для изготовления кессона переднего, для эксплуатации напыльника водоохлаждаемого, является сталь с повышенным содержанием марганца (1,3–1,7 %) с учетом содержание кремния (0,5–0,8 %) и низким содержанием углерода (0,07–0,11 %). С минимальным содержанием фосфора (не более 0,04 %) и серы (не более 0,04 %) для обеспечения надежной эксплуатации, является сталь 09Г2С (ГОСТ 5058–65), с толщинами от 4 до 60 мм. [9, с. 64]
Еще одной причиной разрушения конструкции кессона являются неудачные конструктивные решения конструкций из листового металла, которые заключаются в использовании упорного угла в стыке между стенками и днищем, усиление прокладки в стыках наружных листов, в использовании односторонней сварки критических стыковых швов, использование нахлесточных швов при монтаже переходов, патрубков, фитингов.
Эти неуспешные решения создают повышенную жесткость и концентрацию напряжений в отдельных местах структур листового металла, которые при наличии даже незначительных технологических дефектов в сварных швах и при отрицательной температуре могут привести к возникновению трещины, ее мгновенному распространению и хрупкому разрушению структуры. [10, с. 48]
Правильное расположение оборудования — люки, валы, форсунки и т. д. — имеет большое значение для надежности и долговечности конструкций из листового металла.
Сварное полотнище не должен содержать более трех сваренных листов; расстояние между швами, закрепляющими оборудование на корпусе кессона и продольными швами корпуса, должно составлять не менее 500 мм, а расстояние до периферийных швов должно быть не менее 200 мм;
Сварка устройств с базовой конструкцией должна выполняться на заднем шаге с предварительным нагревом.
В ходе исследования были выявлены основные проблемы, возникающие при ремонте и производстве кессонов передних, в комплексе напыльника водоохлаждаемого.
Литература:
- Каскевич Н. М. Исследование влияния конструктивной формы алюминиевых и стальных профилей на их стойкость против коррозии в средах сернистых нефтей. В сб.: «Защита металлов» № 3. Изд. АН СССР.
- Стрелецкий Н. С. К вопросу долговечности в расчете конструкций. «Промышленное строительство», 1963.
- Носков К. С., Самохина Т. Н. О выборе типа и состава гидроизоляций. «Промышленное строительство», 1964.
- Фалькевнч А. С., Анучкин М. П. Прочность и ремонт сварных ре-зервуаров и трубопроводов. Гостоптехнздат, 1955.
- Абаринов А. А., Семенов А. В., Чернова М. П. Об изготовлении элементов листовых сферических стальных конструкций. «Промышленное строительство», 1964.
- Броуде Б. М. Практические методы расчета тонких оболочек на устойчивость. В сб. ЦНИИСК «Исследования по стальным конструкциям», вып. 13, Стройиз- дат, 1962.
- Гольденвейзер А. Л. Теория упругих тонких оболочек, Гостехиз- дат, 1953.
- Давиденков Н. Н. Усталость металлов. Изд. АН УССР, Киев, 1949.
- Лейтес С. Д. О несущей способности стальных оболочек вращения. «Промышленное строительство», 1963.
- Лессиг Е. Н., Лилее в А. Ф., Соколов А. Г. Стальные листовые конструкции. Госстройиздат, 1956.
