Актуальность исследования сварных узлов теплогенераторов связана с необходимостью увеличения надежности работы часто повреждаемых и наиболее ответственных узлов конструкций теплоэнергетического оборудования. Одним из факторов увеличения ресурса работоспособности является учет внутренних структурных напряжений, механизм формирования которых связан с развивающейся в процессе эксплуатации структурной неоднородностью и ресурсной структурной деградацией, приводящей к разрушению. Цель исследования: установление связей между накоплением структурной поврежденности, внутренними напряжениями и трещинообразованием под влиянием механических циклических нагрузок. Объект: сварной узел пароперегревателя, выполненный из низколегированной жаропрочной стали 12Х1МФ. Методы: физическое моделирование условий эксплуатации путем внешнего механического циклического деформирования, микроскопическое исследование морфологии поверхности, рентгенометрия деформированных образцов, оценка внутренних структурных напряжений, среднеквадратичных смещений атомов при деформировании и характеристической температуры. Результаты. Показана роль и влияние циклической нагрузки на разрушение, заключающиеся в волновом периодическом деформационном «упрочнении–разупрочнении» и в циклическом изменении внутренних структурных напряжений. Установлено, что в условиях переменного циклического нагружения характерным процессом является периодическая релаксация внутренних напряжений, соответствующая разрыву межатомных связей и образованию микроструктурно короткой трещины. По условиям релаксации, в соответствии с представлениями А. Гриффитса, установлено критическое напряжение раскрытия трещины. Значения среднеквадратичных смещений атомов и характеристическая температура при циклическом деформировании отражают структурные признаки пластичности, пористости и хрупкого состояния. Выводы. Предложена новая методология оценки предельных состояний околошовной зоны сварных соединений на основе использования установленных связей между внутренними напряжениями и накоплением структурной повреждаемости. Показано, что внутренние напряжения, колебательная амплитуда атомов Ū2 и характеристическая температура могут служить диагностическим признаком структурных превращений: признаком хрупкого разрушения является глубокая (до нуля) релаксация внутренних напряжений I рода; структурный признак пластичности проявляется повышенной амплитудой атомных смещений Ū2; а структурным признаком пористости является аномальное повышение колебательной амплитуды атомов Ū2 и уменьшение характеристической температуры.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью увеличения ресурса тепломеханического оборудования вследствие снижения потерь металла от коррозионных повреждений. Продление ресурса и диагностирование состояния конструкционных материалов энергетического оборудования обусловлено нарастанием степени его износа на действующих электростанциях. В связи с этим требуется тщательный анализ существующих механизмов образования и разрушения оксидных пленок, образования микротрещин, эволюции микротрещин с последующим развитием макротрещин и структурных факторов, влияющих на эти механизмы. Это будет способствовать подготовки к переходу на качественно более информативный масштабный уровень исследований – наноразмерный и даже атомный, без чего невозможно кардинально решать задачи сбережения материалов, используемых для изготовления элементов энергетического оборудования, эксплуатируемых в условиях высоких температур и давления среды. Цель: анализ состояния проблемы в направлении надежного выявления признаков предкоррозионного разрушения, а также установления механизмов последующей коррозии поверхностей нагрева парогенераторов и других теплообменных установок для получения объективных сведений о коррозионной стойкости и жаропрочности сталей для изделий энергетического машиностроения, а также с целью создания информационной базы для обоснования задач и методологии исследований в этом направлении. Результаты исследования состояния проблемы. Установлены определяющие механизмы коррозионного разрушения под действием эксплуатационных факторов. Углубление понимания закономерностей действия этих факторов требует получения результатов наблюдения не только в статичном стоянии объекта исследований, но и в динамике их изменения.

Ссылка для цитирования: Топливные ресурсы томской области для альтернативного энергетического использования / А.С. Заворин, Т.С. Тайлашева, К.В. Буваков, А.Ю. Долгих, Е.С. Воронцова // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 6. – С.55-65. Актуальность исследования обусловлена важностью рационального формирования регионального топливно-энергетического баланса, направленного на преодоление зависимости от доминирования внешних (привозных) топливных ресурсов. Это способствует энергетической безопасности территории и соответствует задачам обеспечения природоохранной стратегии и энергоэффективности. Цель: сравнить местные топливные ресурсы по пригодности для эффективного использования в топливно-энергетическом балансе Томской области. Объекты: топливно-энергетический комплекс Томской области и его текущий баланс, топливно-энергетические ресурсы региона, нефтегазовые углеводороды, бурый уголь, торф, растительная биомасса в виде естественного и техногенного органического сырья. Методы: систематизация информации из открытых источников, аналитический обзор и оценочные исследования. Результаты. Краткая характеристика энергобаланса Томской области показывает его энергодефицитность. Обобщены публикации по топливно-энергетическому комплексу региона в разрезе как централизованных, так и децентрализованных источников тепло- и электроснабжения. Подтверждена тенденция к возрастанию неудовлетворения спроса на энергопотребление и низкая конкурентоспособность по сравнению с другими участниками Объединённой энергосистемы Сибири. Рассмотрено все многообразие топливных запасов территории области, подходящих под определение топливно-энергетические ресурсы, приведена информация о их исследованности, разведанных и оцененных запасах, доступности и положении относительно потенциальных потребителей. Приведена информация о теплотехническом качестве местных топливно-энергических ресурсов и возможности их использования с учетом характеристик имеющегося на энергопредприятиях области топливоиспользующего оборудования. Выводы. Условиям выбора альтернативного твердого топлива для энергетического использования в наибольшей мере по сравнению с другими ресурсами соответствует бурый уголь Таловского месторождения.