Способ определения надёжности футеровок высокотемпературных агрегатов
METHOD OF DETERMINING RELIABILITY OF LINING OF HIGH-TEMPERATURE UNITS

Изобретение относится к теплоэнергетике, а в частности к определению надежности работы футеровок высокотемпературных агрегатов (промышленных печей и ковшей, энергетических котлов и др.).
Известен способ испытаний на надежность изделий электронной техники [Патент 2100817 РФ, МПК G01R 31/08. Способ испытаний на надежность изделий электронной техники] в котором надежность изделий определяется путем воздействия ионизирующих излучений на исследуемую и эталонные (контрольные) группы изделий из одной партии их изготовления.
Недостатком этого способа является определение надежности элементов перед установкой в агрегат, без учета условий эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ оценки надежности и безопасности изделия по результатам неразрушающего контроля, в котором оценку надежности изделия производят после контроля выявленных дефектов [Патент 2265237 РФ, МПК G05B 23/02. Способ оценки надежности и безопасности изделия по результатам неразрушающего контроля].
Недостатком этого способа является невозможность применения данного метода для определения надежности футеровок высокотемпературных агрегатов.
Технический результат предлагаемого изобретения - получение данных о надежности работы футеровок высокотемпературных агрегатов во время их работы и использование этих значений для их эксплуатации.
Это достигается тем, что в способе определения надежности футеровок высокотемпературных агрегатов, включающем измерение физических параметров объекта при котором надежность работы футеровок высокотемпературных агрегатов определяется критериями надежности работы футеровки для зоны растяжения определяемыми, по формуле:
pac
90%
где σ - допустимый предел прочности материала на расширение, равный 90% пределу прочности на расширение этого материала;
рac
i
(σ) - возникающие температурные напряжения в момент времени i;
pac
i
pac
i
pac
90%
(X) - длина зоны растяжения в момент времени i, в которой возникающие температурные напряжения (σ) превышают допустимый предел прочности материала на расширение σ;
τ - время тепловой работы высокотемпературного агрегата.
При этом, в качестве допустимых напряжений приняты температурные напряжения равные 90% предела прочности этого материала (как для растяжения, так и для сжатия).
Надежность работы футеровок высокотемпературных агрегатов зависит от различных факторов, в том числе от значения величины температурных напряжений растяжения, превышающих допустимые, их числа с момента начала работы высокотемпературного агрегата, а также толщины футеровки. Действие остальных факторов - агрессивного действия среды (шлаков и др.), качество и вид применяемых материалов и проводимых работ, уровень вибрации и др. можно принять постоянными для данного агрегата при неизменных условиях работы.
90%
Обозначим σ - допустимый предел прочности материала, равный 90% пределу прочности этого материала  для растяжения. Данная величина выбрана нами, исходя из того, что величина возникающих напряжений при различных режимах разогрева или охлаждения высокотемпературных агрегатов лежит в пределах 75-80% от нормы, а также из недопущения условия равенства возникающих напряжений и предела прочности (момент начала разрушения).
Работа способа заключается в следующем.
Любым известным способом находят распределение температур по сечению футеровки во время работы высокотемпературного агрегата (например, Инновационный патент №30372 Республика Казахстан, МПК G01K 13/00 опубл. 15.09.2015, бюл. №9.). Далее находят возникающие напряжения в зоне растяжения ар и сжатия ос по формуле:
где α - коэффициент теплового расширения, (1/°С);
ср
Т - средняя температура огнеупорного слоя, °С;
i
T - температура точки, в которой производится расчет температурного напряжения, °C;
Е - модуль упругости материала, МПа
ν - коэффициент Пуассона.
Затем находят критерии для оценки надежности работы футеровки  для  зоны растяжения. Этот критерий находят по формуле:
pac
90%
где σ - допустимый предел прочности материала на расширение, равный 90% предела прочности на расширение этого материала;
pac
i
(σ) - возникающие температурные напряжения в момент времени i;
pac
i
pac
i
pac
90%
(X) - длина зоны растяжения в момент времени i, в которой возникающие температурные напряжения (σ) превышают допустимый предел прочности материала на расширение σ;
τ - время тепловой работы высокотемпературного агрегата.
То есть критерий является суммарным показателем для всех моментов времени тепловой работы высокотемпературного агрегата (от i=1 до τ), при которых температурные напряжения превышают предел прочности.
На основании данных по температурным состояниям футеровки за предыдущее время работы производится подсчет критериев для оценки надежности работы футеровки для растяжения. С учетом статистики по выводу высокотемпературных агрегатов в ремонт по неудовлетворительному состоянию футеровки производится определение минимально допустимых критериев для оценки надежности работы футеровки, при достижении которых необходимо выводить высокотемпературный агрегат в ремонт при дальнейшей эксплуатации.
Технико-экономическая эффективность внедрения предлагаемого технического решения позволит получение данных о надежности работы футеровок высокотемпературных агрегатов во время их работы и использование этих величин для их эксплуатации.