6.3.4. РАСЧЕТ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ НТО

Расчет долговечности проводили в соответствии с разработанной методикой (см. раздел 6.2). Функция была определена посредством решения термовязкопластической задачи о взаимодействии ОН после НТО и термомеханической эксплуатационной нагрузки. Использовали зависимость критической деформации от идентичную зависимости, принятой при расчете долговечности коллектора при штатной технологии изготовления.

На рис. 6.25 приведена кинетика деформирования и повреждения материала холодного коллектора. Видно, что точки с наибольшей (точка 1) и с наименьшей (точка 2) долговечностью материала зоны недовальцовки совпадают со случаем

повреждения коллектора без проведения НТО. Следовательно, топология развития разрушения в данном случае будет идентична разрушению коллектора, изготовленного по штатной технологии без дополнительных мероприятий. В то же время НТО приводит к значительному повышению долговечности коллектора. Такой результат в основном связан со снижением остаточных технологических напряжений вследствие проведения НТО.

Рис. 6.23. Распределение остаточных (собственных и общих) напряжений в узле коллектора после взрывной запрессовки трубок и последующей НТО

Принимая, как и в разделе 6.2, за долговечность коллектора время, идущее на зарождение и развитие повреждения по всей перемычке в районе зоны недовальцовки, получим 90 000 ч (рис. 6.25).

Таким образом, НТО увеличивает долговечность коллектора больше чем на порядок, но тем не менее штатная технология развальцовки трубок (запрессовка взрывом) с последующей НТО не может быть рекомендована для серийного изготовления коллекторов, так как расчетный ресурс коллекторов почти в три раза меньше требуемого

Отметим, что ресурс горячего коллектора при наличии НТО составит что значительно превышает требуемый ресурс.

Аналогичным образом был проведен расчет долговечности коллектора при развальцовке теплообменных трубок гидравлическим способом. Показано, что гидровальцовка приводит к существенно меньшим остаточным деформациям и напряжениям по отношению к запрессовке взрывом.

Рис. 6.24. Распределение напряжений в узле коллектора при термосиловой нагрузке с учетом остаточного напряженного состояния после взрывной запрессовки и НТО (учет собственных и общих напряжений): а — выход на режим; б - время эксплуатации

Низкий уровень ОН приводит при взаимодействии с эксплуатационной нагрузкой к напряжениям, не превышающим предела текучести. Такой результат исключает ползучесть материала и, как следствие, его коррозионное разрушение при медленном деформировании. Поэтому долговечность коллекторов, выполненных по новой технологии (гидровальцовка), по критерию коррозионно-механического разрушения значительно превышает требуемый ресурс.

Таким образом, выполненные расчетно-экспериментальные исследования показали, что при переходе от взрывной развальцовки теплообменных трубок к гидровальцовке обеспечивается требуемая работоспособность коллекторов из стали

При этом для предотвращения преждевременного разрушения коллекторов нет необходимости изменять ни конструктивное решение коллекторов, ни используемый материал.

Рис. 6.25. Кинетика пластической деформации и повреждения в зоне недовальцовки в точке и в точке оценка долговечности коллектора при штатном его изготовлении (взрывная запрессовка) после проведения НТО