Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Экспериментальное обоснование работоспособности теплообменных элементов системы пассивного отвода тепла в условиях тропического климата

Диссертация: Экспериментальное обоснование работоспособности теплообменных элементов системы пассивного отвода тепла в условиях тропического климата
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

По результатам визуального осмотра с применением стандарта ASTM D 610 и металлографических исследований установлено, что по совокупности антикоррозионных свойств наилучшим является алюминиевое покрытие, нанесенное методом газоплазменной металлизации (балл 9 по ASTM D 610 после климатической камеры, отсутствие локальных разрушений и специфических видов коррозии), которое по остальным… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Функциональное назначение, основные конструкционные особенности, условия эксплуатации
  • СПОТ РУ ВВЭР-1000 во влажном тропическом климате
    • 1. 1. Назначение, техническая характеристика СПОТ, описание конструкции
    • 1. 2. Специфические условия эксплуатации СПОТ во влажном тропическом климате
  • 2. Современные представления о механизме атмосферной коррозии, основные типы коррозии
    • 2. 1. Особенности процессов «сухой» и «влажной» коррозии, понятие «критическая» влажность
    • 2. 2. Влияние природы и концентрации загрязнений атмосферы на коррозионные процессы
    • 2. 3. Скорость коррозии как функция температурно-влажностных и аэрохимических комплексов атмосферы
    • 2. 4. Атмосферная коррозия конструкционных материалов во влажной тропической атмосфере
  • 3. Цель, исходные данные для проведения работы, программа исследований
    • 3. 1. Особенности коррозионных процессов металла теплообменных труб в условиях эксплуатации СПОТ
    • 3. 2. Аргументация необходимости применения и обоснование выбора способа защиты оребренных теплообменных труб от коррозии, цель исследований
    • 3. 3. Основные виды защитных покрытий принятых к испытаниям
  • 4. Лабораторные испытания теплообменных труб с экспериментальными покрытиями в климатических камерах
    • 4. 1. Методика проведения испытаний, критерии оценки коррозионной стойкости
    • 4. 2. Результаты испытаний
    • 4. 3. Выводы по разделу
  • 5. Стендовые испытания оребренных труб СПОТ
    • 5. 1. Описание конструкции экспериментального стенда, условия проведения испытаний
    • 5. 2. Результаты испытаний
    • 5. 3. Выводы по разделу
  • 6. Результаты длительных испытаний металла непокрытых труб и труб с защитными покрытиями на площадке АЭС «Куданкулам»
  • 7. Методика и результаты термоциклических испытаний 99 * теплообменных труб СПОТ с защитными покрытиями
  • 8. Испытания труб в условиях воздействия теплоносителя, циркулирующего по внутритрубному пространству
    • 8. 1. Методика и результаты автоклавных испытаний в статических условиях
    • 8. 2. Описание экспериментального стенда для испытаний в динамических условиях
    • 8. 3. Р езультаты стендовых испытаний
    • 8. 4. Выводы по разделу

    9 Особенности и механизм электрохимического поведения, коррозионной стойкости алюминиевого металлизационного покрытия как функция структуры, применительно к защите углеродистой стали во влажной тропической атмосфере 11 б

    10 Элементы заводской технологии нанесения алюминиевого покрытия методом газоплазменной металлизации

Экспериментальное обоснование работоспособности теплообменных элементов системы пассивного отвода тепла в условиях тропического климата (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Таблица 1−2 Конструктивные характеристики теплообменника СЛОТ Наименоваьше показателя Поверхность теплообмена (по наружной поверхности гладкой трубы), м Количество теплообменных труб, шт. Длина оребренной части теплообменной трубы, м: -минимальная максимальная Масса теплообменника, т 5,82 6,88 34,5 314,0 Значение 630 Теплообменник включает в себя (рисунок 1−1): пучок теплообменных труб (поз 7), раздающий (поз. 8) и собирающий (поз.9) коллекторы, раму (поз. 10). Пучок теплообменных труб набран из U-образных плоских змеевиков и симметрично.

Общие выводы.

1 Для повышения безопасности эксплуатации РУ в проект индийской АЭС «Куданкулам» включена система пассивного отвода тепла, материалы которой подвержены воздействию влажной тропической атмосферы с внешней стороны, внутренние поверхности теплообменных труб — пароводяной среды, в целом аппарат — циклическому воздействию изменений температуры при пусках-остановах АЭС в диапазоне приблизительно 27.278 °С.

Конструкционная прочность с учетом характера нагруженности конструкции в условиях эксплуатационных режимов (возможности циклических нагрузок) оценивается по нормам расчета на прочность, влияние воздействия контактирующей с поверхностью изделия среды при этом предварительной оценке практически не поддается.

2 Установлено, исходя из условий эксплуатации теплообменников СПОТ (влажный тропический климат), что для прогнозирования долговечности изделия, необходимо исследовать скорость атмосферной коррозии конструкционного металла теплопередающих оребренных труб в рабочем диапазоне температур «холодного» и «горячего» состояний при одновременном воздействии среды, циркулирующей во внутритрубном пространстве.

3 Современные теоретические представления и экспериментальные исследования процессов атмосферной коррозии во влажном тропическом климате определяют основные характеристики среды, влияющие на скорость коррозии: относительная влажность, температура, продолжительность увлажнения поверхности, характер образующихся пленок электролита (адсорбционных, фазовых), их толщины, наличие в атмосфере коррозионно-активных веществ.

4 Сопоставлением основных концепций механизма атмосферной коррозии и предполагаемых условий эксплуатации СПОТ обоснованы параметры сравнительных ускоренных испытаний основного металла (сталь 20) и отрезков натурных оребренных труб с защитными покрытиями.

В экспериментах учтено сочетание среднегодовой относительной влажности (75.80%), возможности выпадения росы на поверхности труб, влияния хлоридов (Cci = 100 мг/м2сутки), сульфатов (Csoj = 50 мг/м2сутки), сернистого газа (Cso2= 0,025 мг/м3), озона (Соз= 190 мкг/м3), температурного режима эксплуатации СПОТ (27.278°С), на временной базе испытаний, позволяющей осуществить прогноз долговечности.

5 Предварительными испытаниями стали 20 в лабораторных условиях и стендовых испытаний, имитирующих условия «холодного» состояния СПОТ на базе 6000 ч при воздействии влажного тропического климата установлено, что процесс коррозии имеет равномерный характер, контролируется электрохимической стадией и подчиняется закономерности, выраженной уравнением:

К = 31,01 т +2,39, где.

Кубыль массы, г/м2- г — срок экспозиции, мес, т. е. зависимость убыли массы от времени носит линейный характер, что свидетельствует о низких защитных свойствах образующихся продуктов коррозии.

Средняя, рассчитанная по полученной зависимости, скорость атмосферной коррозии стали составляет 156 мкм/год (зафиксированные скорости коррозии в условиях тропического климата находятся в интервале от 23 до 958 мкм/год), что, как и следовало ожидать, вызывает необходимость применения защитных антикоррозионных покрытий.

6 Исходя из функционального назначения, конструктивных особенностей, металлоемкости теплообменников, сравнительной экспериментальной оценке защитных свойств покрытий и основного металла ускоренным методом подвергались металлические (катодные, анодные), неметаллические и лакокрасочные покрытия: диффузионное хромовое, никель-хромовое, никель-фосфорное, цинковое, алюминиевое, оксикарбонитридное, кремний-органическая эмаль, органосиликатная композиция, пентафталевый лак.

7 Коррозионное поведение отрезков труб и оребренных темплетов оценивали при испытаниях по методу ASTM D 1735−02 (в климатической камере при Rh = 95%), дополнительно с имитацией наличия хлоридов на поверхности (методика Volvo-Vict), в натурных условиях (на площадке АЭС «Кудункулам»), в условиях термоциклических нагрузок (20*-«278°С), во влажной камере (стендовые испытания) в «холодном» и «горячем» состояниях с имитацией влажного тропического климата и моделирования заданной морской атмосферы (по содержанию коррозионно-активных элементов), при воздействии теплоносителя, циркулирующего во внутреннем пространстве (278°С).

По результатам визуального осмотра с применением стандарта ASTM D 610 и металлографических исследований установлено, что по совокупности антикоррозионных свойств наилучшим является алюминиевое покрытие, нанесенное методом газоплазменной металлизации (балл 9 по ASTM D 610 после климатической камеры, отсутствие локальных разрушений и специфических видов коррозии), которое по остальным функциональным свойствам отвечает требованиям к покрытиям теплообменных труб (теплопроводность, технологичность).

8 Детальные исследования химического состава, топографии, структуры алюминиевого покрытия, нанесенного по промышленной технологии методами оптической металлографии, электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального анализа установлено, что основу покрытия составляет алюминий с незначительным содержанием примесей и оксидов, структура покрытия — спекшиеся мелкие частицы расплавленного металла, пористостью до 16%. Покрытие имеет открытые несплошности, характерные для данного способа нанесения.

9 Методом электрохимических исследований и металлографическим анализом установлено, что:

— основной вид разрушения в системе алюминиевое покрытие — влажная хлоридсодержащая среда является локальная коррозия по питтинговому механизму;

— существует критическая толщина покрытия (50 мкм), обеспечивающая эффективность защиты от коррозиимеханизм поведения алюминиевого покрытия, нанесенного методом газоплазменной металлизации идентичен механизму поведения «технического» алюминия;

— первоначально наблюдаемые в покрытии поры имеют тенденцию к заполнению продуктами коррозии, обуславливая анодную поляризацию процесса.

10 Установлена корреляция результатов испытаний фрагментов оребренных труб с алюминиевым покрытием (толщиной 50 мкм), полученных в лабораторных условиях и результатов натурных экспериментов при воздействии влажного тропического климата.

11 Подтверждено высокое сопротивление покрытия термоциклическим нагрузкам с амплитудой 20 278°С, соответствующее температурным изменениям в процессе эксплуатации СПОТ (в объеме 130 циклов).

12 Установлено, что воздействие теплоносителя, циркулирующего по внутреннему пространству с температурой 278 °C не оказывает влияния на коррозионное состояние покрытия, его адгезионные характеристики и существенно не влияет на ресурс теплообменных труб в целом.

13 Коррозия внутренней поверхности труб под воздействием теплоносителя (пароводяной смеси) протекает по логарифмической зависимости: у=7,521п (т)-39,83, носит равномерный характер без склонности к локальной (питтинговой) коррозии.

Количественный показатель скорости коррозии не превышает 4 мкм/год.

14 На основании результатов проведенных исследований техническим решением ФГУП ОКБ «Гидропресс», как главного конструктора РУ утверждено применение алюминиевого газоплазменного покрытия для защиты теплооменных труб СПОТ 1,2 блоков АЭС «Куданкулам» (головное изделие в составе РУ ВВЭР-1000).

15 По промышленной технологии на заводе-изготовителе теплообменников (ЗиО-Подольск) осуществлено нанесение покрытия на реальные изделия, планируемые для отправки на площадку АЭС.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Оборудование системы пассивного отвода тепла. Чертеж общего вида, 412.19 ВО, ОКБ «Гидропресс», 2003.
  2. Теплообменник. Чертеж общего вида, 412.19.01 ВО, ОКБ «Гидропресс», 2003.
  3. By Динь Вуй «Атмосферная коррозия металлов в тропиках», Москва, изд. «Наука», 1994.
  4. Ю.Н.Михайловский «Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты», «Металлургия», Москва, 1989
  5. И.Л.Розенфельд, В. П. Персианцева «Ингибиторы атмосферной коррозии», «Наука», Москва, 1985
  6. Н.Д., Михайловский Ю. Н. «Исследование кинетики электродных процессов под адсорбционными пленками влаги». Докл. АН СССР, т. 110, № 6, с. 1026 — 1029, 1956
  7. И.Л., Павлуцкая Т. И. «О механизме коррозии металлов под тонкими слоями электролитов». -ЖФХ, т. 31, № 2, с. 328 339, 1957
  8. А.М., Сергеева Е. И., Михайловский Ю. Н., Серафимович В. Б. «Окинетике коррозии железа и цинка во влажной среде». Защита металлов, 1970. т. VI, № 3, с. 333−336.
  9. Ю.П., Михайловский Ю. Н., Шувахина Л. А. «Электрохимическая кинетика саморастворения цинка и железа под тонкими пленками электролитов». Защита металлов, 1970. т. VI, № 5 С. 505 510-
  10. Н.Д., Локатилов А. А. «Определение толщины пленки на металлах при атмосферной коррозии». Заводская лаборатория, 1958, т.24, № 4, с. 425−427.
  11. И.Л., Луконина Т. И. «О новом катодном деполяризаторе».' Докл. АН СССР, т. 111, № 1, с. 136 — 139, 1956
  12. Коррозия" Справочник под редакцией Л. Л. Шрайера «Металлургия», Москва. 1981-
  13. Ю.Н., Стрекалов П. В., Агафонов В. В. «Модель атмосферной коррозии, учитывающая метеорологические и аэрохимические характеристики». Защита металлов, 1980. T. XVI, № 4 С. 396 -413-
  14. А.А.Михайлов, Дж. Тидблад, В. Кучера «Классификационная система стандарта ИСО 9223 и функции доза-ответ для оценки коррозивности открытых атмосфер». Защита металлов, 2004. Т.40, № 6 С. 601 610-
  15. П.В.Стрекалов, До Тхань Бинь «Моделирование атмосферной коррозии углеродистой стали во влажных тропиках по результатам трехмесячных и годовых испытаний». Защита металлов, 2005. Т.41, № 3 С. 302 315-
  16. C.R. Bultman J.D. Alexander A.L. «Corrosion of metals in tropical environments». Final report of 16-yers Exposures. Mater. Perform., 1976, vol. 15, № 7, p. 9−25
  17. Lohmeyr S.von. «Metallische Korrosion». Metalle Oberflache, 1977, № 2, s. 90−93
  18. К.С.Раджагопална, П. Аннамалаи, М. Сундарам, С. Ражагопал «Атмосферная коррозия стали в некоторых тропических районах Индию). Труды третьего международного конгресса по коррозии металлов, т.4. «Мир». Москва, 1968
  19. Г. К., Кларк Г. Б. «Коррозионная устойчивость металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях». Москва, «Наука», 1971
  20. Г. Т., Турковская АВ. «Коррозия и защита металлов». «Металлургиздат», Москва, 1959-
  21. И .Я. «Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы». «Машгиз», Москва, 1960-
  22. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник, Москва, «Машиностроение», 1985
  23. X. «Коррозионное поведение деформируемых алюминиевых сплавов и алюминиевых покрытий, напыленных на сталь в условиях тропического климата». Труды третьего международного конгресса по коррозии металлов, т.4. «Мир». Москва, 1968
  24. С., Стеннерс Дж.Ф. «Защита стали от атмосферой коррозии методом металлизации». Труды третьего международного конгресса по коррозии металлов, т.4. «Мир». Москва, 1968
  25. International Standart ISO 9223:1992(E). Corrosion of Metals and Alloys Corrosivity of Atmospheres — Classification. 1992.
  26. ASTM D 1735−02 «Standard method for water fog testing off organic coating’s" —
  27. ASTM D 610 «Standard test method for evaluating degrees of rusting on painting still surface" —
  28. B.C. Синявский В. Д. Вальков В.Д.Калинин «Коррозия и защита алюминиевых сплавов», Москва, «Металлургия», 1986.
  29. В.В. «Коррозия алюминия и его сплавов», изд. «Металлургия», Москва, 1967.
  30. И.Я. «Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы», изд. «Машиностроение», Москва, 1967.
  31. Е.Н., Акимов Г. В. «Исследования по коррозии металлов» (Труды ИФХАН). Изд-во АН СССР, т.1, 1951.
  32. Pryor M.J.Z. «Electroch.», 1958, В.55,№ 2
  33. В.Веселы «Зашита стальных конструкций от коррозии путем металлизации алюминием», «Защита металлов», т. IX, № 6, 1973 г.
  34. S., Kawakita J., Takemoto M. «An 18-ear Exposure Test of Thermal-Sprayed Zn, Al, and Zn-Al Coatings in Marine Environment» Corrosion. Vol. 62 № 7. p. 635−647,2006 r.
  35. R.M., Baker E.A. «Marine Atmospheric Corrosion Museum. Report on the Performance of Thermal Spray Coatings in Steel, Testing of Metallic and Inorganic Coatings» ASTM STP 947 (West Conshohocken, PA'.ASTM International), p. 211−234,1987r.
  36. Ю.А., Телков В. И. «Коррозионностойкие и жаростойкие материалы. Раздел: Методы коррозионных исследований и испытаний.» Москва, МИСиС, 1995 г.
  37. В .Я. «Поверхностные сегрегации в металлических системах при структурных превращениях.» диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук- Ижевск, 1996 г. 366 стр.
  38. И.Л.Розенфельд, В. ПЛерсианцева, В. Е. Зорина «Исследование анодного растворения алюминия в нейтральных средах», «Защита металлов», T. XV, № 1,1979 г.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!