Gerse Károly

Kazánok

2., javított kiadás

7.2.2.5. Víznyomáspróba és értékelése

A víznyomáspróbát, amelynél a készre szerelt kazánt még az esetleges befalazás, hőszigetelés előtt, rövid ideig, az engedélyezési nyomását meghaladó nyomás alá helyezik, a kazángyártás kezdeteitől alkalmazzák. Ennek ellenére feladatának megítélésében a szakmai közvéleményben még nem alakult ki egységes álláspont. A szakértők egy része szerint a lényeges célokat tekintve a víznyomáspróba [7.125], [7.129]:

Integrált szilárdsági vizsgálat, jóllehet csak belső nyomásból eredő mechanikai igénybevételek ébrednek, a járulékos terhelések, hőfeszültségek hatása nem jelentkezik.
Alkalmas a sérülések, hibás szerkezei elemrészek kimutatására, azonosítására, jóllehet a sérülések kiterjedéséről (a van/nincs megállapításon túlmenő) érdemi kijelentést nem tud adni. Bizonyos határokon belül hibás anyagok beépítése is kiderülhet.
A képlékeny alakváltozás következtében visszamaradó nyomófeszültségek előidézésével hozzájárulhat a csúcsfeszültségek csökkentéséhez.
Elősegíti a hegesztésből, más okokból adódó sajátfeszültségek, gyártási alakhibák leépülését. Ehhez azonban az anyagoknak megfelelő képlékenységgel kell rendelkezni.
A próbanyomás nagyságától, hiba méreteitől függően kimutathatja a meggyengült vagy repedt elemeket.
Ellenőrzi és megállapítja a szerkezeti elem, rendszer tömörségét.

Mások a kazántechnika történeti fejlődését tekintve elismerik [7.123], hogy korábban, a számítási eljárások, szerkezeti anyagok, gyártástechnológia, vízkezelés adott színvonala mellett, a víznyomáspróbát kétségen kívül szilárdsági vizsgálatnak kellett tekinteni, ugyanakkor az ipari és erőműi kazánoknál jelenleg általában követett konstrukciós elvek, roncsolásos és roncsolásmentes anyagvizsgálatok mellett, a növelt próbanyomással végzett víznyomáspróba − a következőkben bemutatandó korlátokból adódóan is − csak tömörségi vizsgálatnak tekinthető.

A próbanyomás nagysága: A próbanyomás engedélyezési nyomáshoz viszonyított aránya a kazántechnika fejlődése során csökkent, majd az ezredfordulón az úgynevezett növelt nyomású víznyomáspróba megjelenésével nőtt, esetenként túlhaladva a kezdetleges gyártmányoknál alkalmazott arányokat is. A szabályozás megjelenésétől a XX. század első harmadáig általában kétszeres üzemnyomással végezték a víznyomáspróbát. A nyomás növelésével, a szerkezeti anyagok, a gyártási eljárások, az anyagvizsgálatok fejlődésével a próbanyomás értéke fokozatosan csökkent, az 1970-es években hazánkban az engedélyezési nyomás 1,25-szöröse volt. A TRD 503 korábbi (1996. március) kiadása dobos kazánoknál az engedélyezési nyomás 1,2-szeresét, kényszerátáramlású kazánoknál a legnagyobb teljesítményhez tartozó tápvíznyomás 1,1-szeresét írta elő próbanyomásként [8]. A nagy vízterű kazánoknál már ekkor is a (7.31) képlet szellemének megfelelő szabályozás érvényesült. A helyzet az egységes európai szabályozás kidolgozásával, az integrált szilárdsági vizsgálat nézet képviselőinek megerősödésével, a növelt nyomással végzett nyomáspróba kereteinek EN-szabványba foglalásával változott. Az új berendezéseknél a nyomáspróbát a (7.30), (7.31) kifejezésekkel meghatározott próbanyomással, a folyáshatár megközelítésével, a szerkezeti elemek részbeni képlékeny alakváltozásának elérésével kell elvégezni.

A TRD 503 Beilage (2002. április) [8] az érdekeltek közötti megállapodás alapján a (7.31) képlettől eltérő, annál szigorúbb előírást tartalmaz. A szilárdsági jellemzők aránya helyett a megengedett feszültségek arányával írja elő a próbanyomás nagyságának kiszámítását:

(7.123)

Hajókazánoknál, vízzel hűtött hőhasznosító kazánoknál maradt a régi, az engedélyezési nyomás 1,2–1,5-szörösével végzett próbanyomás. Az előbbi képletben

search	a 20 °C hőmérsékletre vonatkozó egyezményes folyáshatár [N/mm2],
search	a méretezési hőmérsékletre vonatkozó szilárdsági jellemző ( search – search ) [N/mm2],
search	a próbanyomásra vonatkozó biztonsági tényező (a 7.12. táblázat alapján hengerelt, kovácsolt acélokra search = 1,05),
search	a méretezésnél figyelembe vett szilárdsági jellemzőre vonatkozó biztonsági tényező (a 7.12. táblázat, illetve vonatkozó előírások alapján).

Az így számított próbanyomás nagysága a biztonsági tényezők arányával nagyobb a (7.31) összefüggés alapján számított értéknél. Az előbbi összefüggésből számított nyomás értéket azonban szükség esetén csökkenteni kell, hogy az egyenértékű feszültség a mértékadó szerkezeti elemben ne haladja meg a nyomáspróba hőmérsékletére megengedett folyáshatár 95 százalékát. Az ezzel a feltétellel megengedett próbanyomást a (7.29) képlet átrendezésével lehet kiszámítani:

(7.124)

A számításoknál a falvastagság-pótlékok hatását nem kell figyelembe venni, a próbanyomás nagysága a szilárdsági számításból kiadódó, minimális falvastagságot feltételezve számítandó. Miután gyártási okokból gyakran kerekíteni kell a számított értékeket, az előírások a rajz szerinti falvastagságokból a pótlékok levonásával meghatározott falvastagság alapján írják elő az előbbi, (7.123) képlet szerinti számítás elvégzését. A próbanyomás nagyságának szilárdsági jellemzőktől történő függővé tételével a tényleges számérték az alkalmazott anyagminőségek függvényévé vált. Ennek érzékeltetésére a 7.22. táblázatban bemutatjuk a 86 bar engedélyezési nyomás (300 °C telítési hőmérséklet) esetén, a különféle megfontolások (számítási képletek) alapján, az anyagminőségtől függően elérendő próbanyomás-értékeket. A táblázatban feltüntetett értéksorok közül a

jelű a (7.30), a

jelű a (7.31), a

jelű próbanyomás a (7.123) képlettel került kiszámításra. Miután a szabvány [7.17] alapján számított értékek közül a

nagyobb, ezekkel a nyomásértékekkel kellene elvégezni víznyomáspróbát. Ekkor azonban az egyenértékű feszültség nem érné el a 20 °C hőmérsékletre vonatkozó egyezményes folyáshatár 95 százalékát.

7.22. táblázat

Anyagminőség	search	search	search	search	search	search	search	search
P235GH	215	140	123	165,1	235,8	188,2	1,92	2,19
P265GH	245	160	123	164,6	235,2	187,7	1,91	2,18
P295GH	285	186	123	164,7	235,3	187,8	1,92	2,18
P355GH	345	225	123	164,8	235,5	187,9	1,92	2,19
16Mo3	260	183	123	152,7	218,2	174,1	1,78	2,02
13CrMo4-5	290	209	123	149,2	213,1	170,0	1,73	1,98
10CrMo9-10	300	228	123	141,4	202,1	161,3	1,64	1,88
15NiCuMoNb5-6-4	460	380	123	130,1	185,9	148,4	1,51	1,73

Ezzel szemben a TRD 503 Beilage1 [8] alapján számított

jelű próbanyomásértékeknél az egyenértékű feszültség túlhaladná a folyáshatárt. Ezért a ténylegesen alkalmazható próbanyomásokat, ezen előírás alkalmazása esetén, csökkenteni kellene a (7.124) képlettel számított

jelű értékekre. Látszik, hogy az anyagminőség javulásával (meleg folyáshatár növekedésével) csökken a szükséges nyomás nagysága. Ebből adódik, hogy miután a berendezések gyártásához különféle anyagokat alkalmaznak, és a nyomáspróbát a legjobban igénybe vett szerkezeti elem túlterhelésének elkerülésével kell elvégezni, a szerkezeti elemek többsége a korábbi gyakorlathoz képest megnövelt próbanyomásértéknél sem lesz kellően (a folyáshatárát megközelítve) megterhelve. A vízcsöves kazánoknál ténylegesen alkalmazható próbanyomás értékét általában a tápvíz-előmelegítő vagy a kazándob, vízleválasztó jellemzői határozzák meg [7.123], amint a − [7.123] alapján rajzolt − 7.40. ábrán egy szuperkritikus nyomású, kényszerátáramlású kazánra vázoltuk. A túlhevítő kilépőfokozatán az egyenértékű feszültség gyakran a nyomáspróba hőmérsékletére vonatkozó folyáshatár felét sem éri el. Ugyanarra a feladatra jobb anyagminőséget választva is jelentősen csökken a megengedhető próbanyomás, amint a felfűtési/lehűtési sebesség számítására a 7.19. táblázatban összefoglalt esetekre a 7.23. táblázat mutatja.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_5547/#m713kaz_5547 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_5547/#m713kaz_5547)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_5547/#m713kaz_5547)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

7.40. ábra. A próbanyomás a különféle szabályzatok alapján [7.123]

7.23. táblázat

Szerkezeti anyag		A	B	C	D
Szakítószilárdság	N/mm2	690	630	620	550
Folyáshatár környezeti hőmérsékleten	N/mm2	490	450	440	260
Folyáshatár üzemi hőmérsékleten	N/mm2	200	237	268	153
Időtartam-szilárdság	N/mm2	68	110	129	151
Próbanyomás ((7.30) képlet alapján)	bar	343,2
Próbanyomás ((7.31) képlet alapján)	bar	2161,8	1227,3	1023,3	516,6
Egyenértékű feszültség próbanyomáson*	N/mm2	490	450	440	260
Csökkentett próbanyomás	bar	2058,8	1168,8	974,5	492,0
Egyenértékű feszültség próbanyomáson*	N/mm2	466,7	428,6	419,1	247,6
Próba/engedélyezési nyomás		8,58	4,87	4,06	2,05

A növelt nyomáspróba előnyei, korlátai: A növelt nyomású nyomáspróba előnyeiként a feszültségcsúcsok, saját feszültségek leépülése mellett [7.122]:

az esetlegesen előforduló hibahelyek növekedésének késletetését,
optimálisabb nyomástartóedény-geometria elérését (jobb körkörösséget, kipúposodások leépülését)

is hangsúlyozzák. Az esetleges hibahelyeken a próbanyomás nagyságától, valamint a hiba méretétől függően vagy szivárgás következik be (és ez esetben a javítás elvégezhető), vagy a hiba növekedése megáll, illetve lefékeződik. Utóbbi esetben a következő víznyomáspróbáig nem kell meghibásodással számolni. [7.124] szerint a növelt nyomással végzett víznyomáspróba hatása − a nagyobb negatív előfeszültségek kialakulása következtében − feszültségmentesítő hőkezeléshez lehet hasonló. Hátrányos következmények nélkül alkalmazható. A csővezetékeknél javasolt „feszültségteszt”-nél (Streßtest, Yield-Test) [7.124] a legkisebb szilárdsági jellemzőkkel rendelkező csőszakaszt is a szilárdsági jellemző eloszlásgörbéje –2,5%-os értékének megfelelő folyáshatárig kell terhelni, a tényleges többtengelyű feszültségállapotban.

A növelt nyomás alkalmazása mellett is figyelemmel kell lenni a következőkre [7.123]:

A kazánok minőségét a gyakorlatban, a növelt nyomással végzett víznyomáspróba mellett is, a tervezés, gyártás minősége, a kellő terjedelemben gondosan elvégzett roncsolásmentes anyagvizsgálatok határozzák meg. Ezeket a nagyobb nyomással nem lehet helyettesíteni, a gyártási hiányosságot a növelt nyomású vizsgálat nem szünteti meg.
Miután különféle szerkezeti anyagok kerülnek alkalmazásra, a feladatkörtől függően változó hőmérsékletek mellett, a próbanyomás értékét a leggyengébb szerkezeti elem határozza meg [7.122], [7.123]. A kívánt folyáshatárt megközelítő állapot csak ennél az egy elemnél következik be, a többi elem igénybevétele lényegesen elmaradhat ettől. Az elemenkénti eltérő próbanyomás alkalmazásához a berendezéseket elzárható elemekkel szakaszolni kellene, ami jelentős költségnövekedéssel járna és a szokásos konstrukciós kialakításból adódóan nem vagy csak nehezen lehetne megvalósítható.
A nyomáspróba során a kevésbé igénybe vett helyek kevésbé gyengülnek vagy a meglévő hibák növekednek ugyan, de rejtve maradnak [7.129], így a növelt nyomással végzett próbanyomás sem alkalmas minden hibahely kimutatására. Nem lehet kizárni, hogy a következő ismétlődő vizsgálatig nem következnek be meghibásodások.
Közel azonos igénybevételi állapot csak közel azonos anyagminőségeknél, üzemi hőmérsékleteknél alakulhat ki, ezért az eljárás kedvező lehet különféle csővezetékeknél, illetve nagy vízterű kazánoknál, nagyobb nyomású, vízcsöves kazánoknál azonban nem kínál lényeges előnyöket.
Utóbbiaknál a feszültséggyűjtő helyeken bekövetkező magnetitréteg sérülés, a meglévő mikrorepedések kitágulása gyorsíthatja a károsodási folyamatokat.
A korábban említett előnyök korlátozottan vagy nem érvényesülhetnek, mivel a vékonyabb csöveknél nincs előfeszültség, a nagy igénybevétel következtében károsodó magnetitréteg „begyógyulására” nincs tapasztalat, a kazántechnikában rendszerint hőkezelésekkel biztosítják a feszültségek leépülését, a geometria javításához általában a növelt nyomás is elégtelen.
A nagyobb próbanyomáshoz a berendezések szerkezeti kialakítását megfelelően illeszteni kell (például nagy vízterű kazánoknál behengerelt füstcsövek, a kihúzódás veszélye miatt, nem alkalmazhatók [7.121]).
Régebbi berendezéseknél, megfelelő alapadatok hiányában, a növelt nyomású vizsgálat előtt részletes felmérést kellene elvégezni, ennek költségét azonban a vizsgálattól várható előnyök általában nem kompenzálnák. Ez is oka lehet, hogy a könyv összeállításának idején érvényes előírás (TRD 507 [8]) alapján az ismétlődő vizsgálatnál alkalmazott próbanyomás nem lehet nagyobb az eredeti próbanyomás értékénél.
A várható kopásra tekintettel alkalmazott esetleges nagyobb falvastagság-pótlék nagyobb kezdeti próbanyomást tenne szükségessé, a későbbiekben az időszakos vizsgálatoknál az anyagfogyástól függően a próbanyomás értékét rendszeresen csökkenteni kellene.

A nyomáspróba megítélése törésmechanikai szempontból: Az üzemi, illetve próbanyomásra számítható kritikus repedésméretek arányát a (7.9) képlet alapján felírva [7.126]:

(7.125)

Az előbbi összefüggésben szereplő jellemzők közül a

kritikus feszültségintenzitási tényező a hőmérséklettel nő, a

alaktényező, amely a gyakorlatban előforduló repedések közelítésére alkalmas, elliptikus repedések esetén függvénye a hőmérsékletnek, a hőmérséklet növekedésével (a 7.2. táblázatbeli képletekben szereplő

szilárdsági jellemző csökkenésével) ugyancsak nő, így üzemi hőmérsékleten számértéke nagyobb, mint a próbanyomás hőmérsékletén. Ebből következik, hogy az üzemi hőmérsékletre számítható kritikus repedésméret sokkal nagyobb a próbanyomáson érvényesülő peremfeltételekre kiadódó kritikus hibaméretnél. Annál nagyobb a tartalék, minél nagyobb a próba/üzemi nyomás arány. Ez a megállapítás adja a nyomáspróbát integrált vizsgálatnak tekintők legfontosabb érvét: a nyomáspróba során kellően megterhelt szerkezeti elemben a nyomáspróba során felnyílt hibahelyeknél csak lényegesen kisebbek maradnak vissza. A gyakorlatban a kazánoknál, a belső vizsgálatok során szemrevételezéssel vagy a roncsolásmentes hibakereső anyagvizsgálatokkal, az üzembiztonságot veszélyeztető hibák kimutatása már a nyomáspróba előtt megtörténhet. Másrészt a nyomáspróba idején meghibásodást még nem okozó vagy a hibakereső vizsgálatok során „maradható”-nak minősített (kritikus méret alatti) hibahelyek az üzemi igénybevételek hatására kitágulhatnak, így még a következő időszakos vizsgálat előtt meghibásodást okozhatnak. Ezen túlmenően az elridegedés, kúszás élettartamot csökkentő hatása a nyomáspróbával nem mutatható ki. Ezért a biztos megoldást az időszakos vizsgálatok időpontjának, körének helyes megválasztása, az időközök szükség szerinti rövidítése jelenti. Az esetlegesen meglévő repedések feltágítással, repesztéssel történő kimutatására az engedélyezési nyomás 1,2–1,3-szorosával végzett nyomáspróba megfelelőnek tűnik [7.129]. Az esetleges hibahelyek azonosítására azonban kellő számban kell roncsolásmentes hibakereső anyagvizsgálatot végezni [7.131].

Az atomerőművek súlyos üzemzavarainak (elsősorban a nagy átmérőjű csővezetékek törésének) megelőzésével kapcsolatos kutatások eredményei (például [7.127], [7.130]), az ennek során kidolgozott módszerek – Plastic Limit Load (PLL), Flow Stress (FSK, toughness dependent plastic deformation) elgondolások, R6 (a kettős kritérium módszere) [7.130] – a kazántechnikában is felhasználhatók. A megfontolások lényege, hogy a súlyos üzemzavarra vezető törés előtt a hiba méretének növekedésével először mindig csak szivárgás következik be (Leak-Before-Break, Lech vor Bruch, szivárgás törés előtti viselkedés). Ennek hátterét az USA-beli Battelle cégnél az 1970-es évek elején csövekre kidolgozott, de ma is alkalmazott, kellő pontosságú, konzervatív [7.134], nagyon szemléletes kritériumrendszeren mutatjuk be (7.41. ábra) [7.127], [7.128]. A falon átmenő hiba hosszának függvényében a repedési határ (az a nyomásérték, amelynél kisebb nyomás esetén csak szivárgás, nagyobb nyomás esetén repedés következhet be) a

(7.126)

képlettel számítható, ahol

search	a hengeres öv (cső) falvastagsága [mm],
search		az anyagra jellemző folyást okozó feszültség [N/mm2],
search	a hengeres öv belső átmérője [mm],
search	a hiba search méretétől függő tényező,
	search ≤ 50 esetén

search			(7.127)

	search > 50 esetén

search			(7.127/a)

search	az anyag szívósságától függő tényező,

search			(7.128)

search	a hiba felületi hossza [mm],
search	fajlagos ütőmunka a szokásos méretű, v bemetszésű próbatesten [J/mm2],
search	rugalmassági együttható [N/mm2].

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_5563/#m713kaz_5563 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_5563/#m713kaz_5563)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_5563/#m713kaz_5563)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

7.41. ábra. Repedési, szivárgási határok [7.127]

Egy adott, falon át nem menő hiba méret esetén szivárgás várható, amennyiben a nyomás a

(7.129)

értéket meghaladja, ahol

search	a hiba search mélységétől és az search paramétertől függő tényező,
	négyszögletes alakú hibák esetén:

search		(7.130)

	elliptikus alakú hibák esetén [7.128]:

search		(7.130/a)

search	a hiba mélysége [mm].

Szabálytalan alakú hibák esetén

helyébe a hiba keresztmetszetének a hibával megegyező hosszúságú falkeresztmetszethez viszonyított aránya helyettesítendő, a hiba

hosszúsága a hiba keresztmetszetének és legnagyobb

mélységének arányából számítható [7.134].

A kritikus repedés méret a (7.126) és a (7.129) képletekkel számított nyomásértékek metszéspontjánál adódik. A 7.41. ábra alapján látható, hogy kisebb felületi hibák esetén (a hiba fokozatos mélyülésével) először szivárgás következik be, és csak nagy, teljes falvastagságon átmenő hibák esetén várható repedés. A módszer az anyag szívósságától (ütőmunka nagyságától) függő

tényezőn keresztül az öregedés hatásának bemutatására is alkalmas. Ekkor a

folyási feszültség ugyan megnő, de a környezeti hőmérsékleten mért ütőmunka csökkenése következtében a szivárgási határgörbe a repedésméret növekedésével kisebb nyomások felé tolódik el [7.127], [7.129]. Az anyag öregedésével, azonos nyomással végzett nyomáspróbák esetén a szivárgást okozó, így kimutatható repedésméret csökken, miközben az üzemi hőmérsékleten rideg törést okozó hibaméret gyakorlatilag változatlan marad (7.42. ábra) [7.129].

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_5571/#m713kaz_5571 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_5571/#m713kaz_5571)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_5571/#m713kaz_5571)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

7.42. ábra. Kritikus méretek [7.129]

A módszer gyakorlati alkalmazásával:

A [7.127] megállapítja, hogy a hosszirányú hibákat tartalmazó csövek megbízhatóan megítélhetők.
A [7.128] különböző hosszúságú, mélységű, mesterségesen létrehozott hibák mellett egy 1200 mm külső átmérőjű, 36 mm falvastagságú, 11 Ni MoV 5 3 anyagú tartályon végzett repesztővizsgálatok során elért tényleges és az előbbi képletek alapján számított, várható repedési nyomások összevetésével megállapítja, hogy a számítási módszer kellő (
search
> 0,4
search
) mélységű hibák esetén alkalmas a várható repedési nyomás elfogadható pontosságú előrejelzésére.
A [7.129] a kazándobanyagként gyakran alkalmazott WB36 anyagú csővezetékekre bemutatja, hogy az anyagok üzem közbeni öregedésének (a folyáshatár, a szakítószilárdság növekedése, az ütőmunka, a törési szívósság csökkenése, az átmeneti hőmérséklet növekedése) hatására az azonos nyomással végzett ismétlődő nyomáspróba során a kritikus repedésméret ugyan rövidül, de az üzemi nyomáson, hőmérsékleten törést okozó kritikus repedésméret nagyobb, mint az üzembe helyezést megelőző, legelső próbanyomás feltételrendszerében kritikusnak minősülő repedéshosszúság.

A nyomáspróba végrehajtása: Az új előírások nemcsak a próbanyomás nagyságán, hanem a vizsgálat lefolytatásán is változtattak (7.43. ábra). A korábbi gyakorlat alapján csak egyszer kellett nyomás alá helyezni a berendezéseket, mintegy fél órán keresztül nyomás alatt hagyni, majd csökkenthető volt a nyomás és megkezdődhetett bejárás. Az új előírások (TRD 503 Beilage [8]) alapján kétszer kell nyomás alá helyezni a kazánokat, közbenső nyomásmentesítéssel, és a bejárást csak a második nyomatás után lehet megkezdeni. A bejárás alatt a próbanyomástól függő (80 bar üzemnyomás felett 80 bar) nyomást kell fenntartani. A nyomás növelése a próbanyomás kétharmadáig gyorsabban, azt követően lassan végzendő. A második csúcsnyomás nagysága szerény mértékben (<0,5%) kisebb lehet az első nyomatás során elért próbanyomás értéknél.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_5576/#m713kaz_5576 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_5576/#m713kaz_5576)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_5576/#m713kaz_5576)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

7.43. ábra. A nyomáspróba lefolytatása [8]

Képlékeny alakváltozás: A hivatkozott szakmai elvárások, vélemények értékelésére célszerű az alkalmazott próbanyomás feszültségállapotra gyakorolt hatásának elemzése is. Erre a véges elemes programokkal teljeskörűen, a szerkezeti elemek részleteit illetően is lehetőség van. A következőkben példaként − vázlatosan − csak egy nyitott (axiális feszültség nélküli) hengeres övben kialakuló feszültségállapotot mutatjuk be.

A nagy nyomás hatására a hengeres öv egy részén képlékeny alakváltozás következik be. Egy adott

sugáron a képlékeny állapot eléréséhez a

folyáshatár függvényében

(7.131)

nagyságú nyomásra van szükség. Ebből a levezethetők azok a nyomásértékek, amelyek a képlékeny állapot

belső sugáron

(7.132)

illetve teljes keresztmetszetben

(7.133)

történő kialakításához szükségesek. A (7.132) képlettel számítható érték azt a nyomást jelöli, amely a szerkezeti elem képlékeny alakváltozásának meginduláshoz szükséges. A „B” jelű, X10CrMoVNb9-1 minőségű anyag feltételezésével a sugár (ameddig az anyag képlékennyé válik) függvényében elvégzett számítás eredményét a 7.44. ábra mutatja.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_5587/#m713kaz_5587 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_5587/#m713kaz_5587)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_5587/#m713kaz_5587)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

7.44. ábra. A képlékeny alakváltozást okozó nyomás és a képlékeny tartalék

A 7.44. ábrán a képlékeny tartalék

értékét is feltüntettük. Megfigyelhető, hogy a közelítő számítás alapján a 7.23. táblázat „B” oszlopában feltüntetett 1168,8 bar próbanyomásnál a kerekítve 50 mm falvastagságú kamra belső, mintegy 18 mm vastagságú öve kerülne képlékeny állapotba. Ekkor a képlékeny tartalék 1,10–1,11 körül lenne. (A belső furatperemeken a feszültségkoncentrációból adódóan már lényegesen kisebb nyomásnál képlékeny állapot alakul ki.)

A dobrepesztések tapasztalatai: Az 1960–70-es években, az üzem közben meghibásodott (furatperemeken, furatok közötti gátakban megrepedt) és emiatt a berendezésekből kiszerelt dobokon több dobrepesztési vizsgálatot végeztek [7.132], [7.133]. Ezek célja egyrészt a gyengítési helyeken (furatperemek, csőcsonkok, búvónyílás kerete) fellépő nyúlások vizsgálata, másrészt a dobok várható szétrepedésére vonatkozó elképzelések és a tényleges lefolyás összehasonlítása, a szétrepedést ténylegesen előidéző körülmények megfigyelése volt. Emellett esetenként arra is szerettek volna választ kapni, hogy a kicserélésre okot adott repedések mellett a dobok vajon tovább üzemeltethetők lettek volna, vagy hasonló meghibásodások esetén továbbra is a csere a megfelelő megoldás. A megállapításokat az alábbiakban lehet összefoglalni:

A kazándobok a méretezési nyomásnál lényegesen nagyobb nyomásnál repedtek szét. A [7.132] irodalomban ismertetett esetnél a ~125 atü (lásd 4. lábjegyzet) méretezési nyomással szemben a tönkremenetel 378 atü nyomásnál következett be, miközben már 340 atü nyomásnál jelentős képlékeny alakváltozás volt megfigyelhető. A [7.133] irodalomban ismertetett kísérletben a 136 atü tervezési nyomásra készített dobnál 162 atü nyomásnál várták a folyás megindulását a furatok közötti gátakban, a repedést pedig 250 atü körüli nyomásnál. Ezzel szemben a repedés az egyik fenékvarratból kiindulva csak 440 atü nyomásnál következett be.
A dobok „növelt” próbanyomása a (7.31) képlet alapján számítva az engedélyezési nyomás 1,667-szerese lett volna, ami mindkét esetben lényegesen kisebb lett volna a tönkremenetelt előidéző nyomásnál.
A vizsgálatok megerősítették a nyílások peremén, közelében bekövetkező feszültségkoncentrációra vonatkozó várakozásokat [7.132].
A [7.133] alapján a dob kicserélésére okot adó repedések nem a mechanikai igénybevételből következtek be, javíthatók, az erre alkalmazott technológia megfelelő anyagminőséget, meghibásodásmentes üzemet biztosít. Utóbbit igazolja, hogy a szétrepesztett dobbal azonos minőségű kazándobok − a repedéseket előidéző, a tápvíz dobba történő bevezetésével összefüggő konstrukciós hiba megszüntetését követően − a 2000-es évekig üzemben maradtak.

1	Megjegyezzük, hogy ez az előírás csak a vevő és a szállító közötti, erre vonatkozó szerződéses megállapodás esetén alkalmazható, más esetben a honosított EN-szabványt vagy más nemzeti, nemzetközi szabályzatokat kell figyelembe venni.

Tartalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2020

ISBN: 978 963 454 492 0

Műszaki tudományok BME GPK tankönyvek

Háztartásokban, ipari üzemekben, erőművekben széleskörűen alkalmaznak tüzelőanyag elégetésével vagy más módon bevezetett hőmennyiség hőhordozó közeggel történő hasznosítására szolgáló berendezéseket: kazánokat. A könyv ezek tervezésének, üzemeltetésének, vizsgálatának szerteágazó konstrukciós, hőtechnikai, áramlástani, szilárdságtani, vegyészeti és más ismereteit foglalja össze, az egyetemi oktatásban és a gyakorlati életben is hasznosítható módon. Az elméletet élő gyakorlattal ötvözve elsősorban erőműi, ipari, távhőszolgáltató kazánokkal foglalkozik, de a folyamatokra, szerkezeti kialakításra, gyakorlati viselkedésre vonatkozó utalások kisebb berendezéseknél is alkalmazhatók.

Hivatkozás: https://mersz.hu/gerse-kazanok//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero