Отзывы оппонентов2 (Расчетно-экспериментальные методы исследования технологических напряжений и деформаций в неразъемных трубных соединениях энергоустановок)

В диссертационный совет Д 212.125.05 при ФГБОУ ВО «Московский авиационный Институт (национальный исследовательский университет)»: 125993, г, Москва, А-80, ГСП-З, Волоколамское шоссе, Д.4. ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОИПОНКНТА на диссертацию Кондратенко Леонида Анатольевича «Расчетно-экспериментальные методы исследования техноло| ических напряжений и деформаций в неразъемных трубных соединениях энергоустановокя, представленную на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.02.06 — динамика„прочность» Актуальность темы диссертации.

Одним из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации является энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика. В соответствие с постановлениями Правительства РФ до 2020 года планируется ввести 32,3 ГВт генерируюших мошностей, в результате чего установленная мощность ЛЭС России должна превысить 53 ГВт. Решение отмеченных задач возможно во многом за счет создания теплоэнергетических агрегатов нового поколения, генерирующих большие мощности. В таких сооружениях технологический цикл выработки энергии включает теплообменный процесс, где используются теплообменные секции с большим количеством труб, закрепленных в трубных досках или коллекторах. Так„например„в одном агрегате количество подобных узлов может составлять десятки тысяч единиц. Возможность изготовления трубных соединений с гарантированным натягом требуемого качества во многом определяет, как саму конструкцию агрегата, так и его ресурс.

Создание неразъемного трубного соединения может выполняться с помощью взрыва, гидравлической раздачи, роликового вальцевания, сварки, а чаще всего комбинации этих операций. Их сутью являются упругопластическое деформирование трубы, приводящее к увеличению ее диаметров и созданию требуемого контактного напряжения между сопрягаемыми поверхностями, обеспечивающими получение соединения с натягом. Широко применяемое роликовое вальцевание сопровождается пи~лосскими профилегибочными процесса~и и связанны~и с этим динамическими явлениями в технологическом оборудовании, оказывающими воздействие на исходный процесс в сочетании с возникакэщим остаточным напряженным состоянием конструкции. Существенный резерв в создании гарантированного требуемого качества трубных узлов кремлен~~ с повышен~~м эксплуатационным ресурсом автор находит в разработке и использовании эффективных расчетных моделей, экспериментальных методов исследования механики и динамики профилегибочных процессов, позволяющих проводить оценку остаточного НДС структурных элементов соединения, ресурса инструментально-технологического комплекса, во многом определяющего прочность и надежность конструкции в целом.

В настоящее время имеются конструкции теплообменных аппаратов с использованием новых энергоносителей, различных труб как в виде концентрических оболочек (толстостенных, биметаллических), так и других форм, например шестигранных, Разработка методов закрепления концов таких труб, оборудования и инструмента в таких перспективных конструкциях требует достаточно глубоких научных, проектных и экспериментальных исследований. Решение подобных задач остается актуальным и может быть применимо в других сферах отечественной промышленности, например судостроении, нефтехимической промышленности и т.д.

В этой связи полученные результаты диссертационной работы являются основой, как для современных конструкций, так и для нового этапа развития энергомашиностроения. Вышеизложенное дает основание утверждать, что тема диссертации имеет научное и практическое значение, является актуальной, а применение выполненных разработок позволит внести значительный вклад в экономику энергетической отрасли за счет внедрения инновационных проектов, направленных на обеспечение длительной прочности, надежности и производства энергетических аппаратов с высокими качественными свойствами.

Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем. Автор: теоретически обосновал закономерности деформирования теплообменных труб в операциях закрепления, определил условия перехода их в пластическое состояние и получил новые математические модели напряженно-деформированного состояния неразъемного соединения «труба — трубная доска» с учетом особенностей сложного силового взаимодействия профилегибочных процессов; исследовал с помощью цифрового моделирования механизм деформации трубы при роликовом вальцевании и доказал отсутствие пластических деформаций перемычек в трубных досках с высокой степенью перфорации и многогнездными креплениями труб.

Также им установлена целесообразность оценки степени прилегания трубы к стенке отверстия по крутящему моменту на веретене, а не по ее радиальной деформации; разработал вопросы механики роликовой вальцовки; получил уравнения кинематики, силовых взаимодействий и динамики работы, выявил геометрическое проскальзывание роликов относительно трубы, ведущее к высокочастотным колебаниям момента сопротивления, произведена оценка работоспособности инструмента: получил НОвые математические МОдели прОфилегибочного процесса роликового вйльцевания и обосновал три критерия вальцевания, выполнение которых обеспечивает требуемые качественные, прочностные и эксплуатационные характеристики узлов крепления труб, повышение надежности теплообменных аппаратов, импортонезависимости, производительности и улучшения условий труда изготовления и ремонта; разработал новый аналитический метод определения остаточных напряжений, дал количественную оценку напряженного состояния в окрестностях узла крепления теплообменных труб при роликовом вальцевании и гидравлической раздаче.

Впервые решение построено для области многогнездного крепления труб с высокой степенью перфорации решетки без использования классической задачи приведения в силу сложного нагружения, обусловленною особенностями профилегибочных процессов; прОвел уникальньге экспериментальные исследоВания динамики роликоВого ВальцеВания и устаноВил закОнОмернОсти силоВых фактороВ в работе вальцовок при закреплении труб В отверстиях. Им впервые получены экспериментальные зависимости окружных остаточных напряжений в трубах до и после вальцевания с использованием оригинальных методик и стендов; разработал основы динамики системы «привод — рабочие органы роликовой вальцовки» с вычетом констр~кции веретена и использования различных приводов вальцовочной машины: электро, пневмо, гидродвигателя,- а также реакции человека-оператора, дающие возможность оценить многофакторное влияние на качество узла крепления; разработал новый метод исследования колебаний скоростей движения и напряжений в системе «привод — стержень — исполнительный орган», дающий возможность оценивать колеоания скорости движения роликов и напряжений в веретене, а также эксплуатационный ресурс деталей вальцовки, существенно влияющие на уровни технологических напряжений и деформаций В узлах крепления труб; разработал и применил на практике новый метод исследования колебаний скоростей движения и напряжений в системе «привод — стержень — исполнительный орган», дающий возможность оценивать колебания скорости движения роликов и напряжений в веретене, а также эксплуатационный ресурс деталей вальцовки, существенно влияющих на уровни технологических напряжений и деформаций В узлах крепления труб; стал автором и соавторов восьми патентов и внедрил в производство новые способы закрепления теплообменных труб; устройство для настройки вальцовочных машин.

При его участии разработаны и запатентованы новые стенды для исследований; вальцовочные машины, позволяющие реализовывать перспективные конструкции узлов крепления ~с биметаллическими, толстостенными и др. трубами), повысить стабильность требуемого качества изготовления, ресурс, надежность и безопасность АЗУ, обеспечи~~ импортонезависимость. а также улучшить условия Труда.

Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций. Результаты исследования получены в результате теоретического анализа, математического и цифрового моделирования, экспериментальных исследований, выполненных на оригинальных стендах с применением аттестованных измерительных прибОРОВ. При теорети~еском анализе на основании известных публ~каций были выбраны соотношения и уравнения, ставшие основой для последующих математических исследований. Разработанные в результате этого уравнения и формулы использовались либо для непосредственных расчетов, либо для создания самим диссертантом программ для ПК, с помощью которых осуществлялись исследования и моделирование процессов.

Экспериментальные исследования производились при активном участии автора в производственных условиях по соответствующим утвержденным программам исследований, в научном учреждении в соответствии с официальными договорами. Основные положения работы, выводы, рекомендации отражены в 64 научных работах, опубликованных автором, включая 25 научных статей в изданиях, входящих в перечень БАК РФ, а также 3 монографии„8 патентов, 5 нз которых являются патентами на изобретения, 3 патента на полезную модель. В материалах совместных публикаций личныЙ вклад диссертанта ЯВЛЯЕТСЯ ОПРЕДЕЛЯЮЩИМ.

Достоверность полученных результатов, выводов н рекомендаций. Подтверждается сравнением численных результатов и результатов экспериментов, полученных на натурных изделиях. Корреляция теоретических и экспериментальных исследований имеет погрешность, не превышаюгцу~о 10',4. Достоверность результатов также обеспечивается использованием основных положений механики сплошноЙ среды, метоЛОВ теории упругости, ~еоретическоЙ и прикладной механики, теорий колебаниЙ и автоматического регулирования, корректностью экспериментальных методов определения остаточных напряжений с применением современной аппаратуры, а также апробированных методов и пакетов математического моделирования.

Значимость дла науки и практики полученных автором результатов При Выполнении диссертации автОР разраоотал ряд нОВых методоВ исследований, которые могут применяться в других работах, К таким методам ОтнОсятся". исследования профилегибочных процессов при закреплении теплообменных труб; - особенностей образования остаточных напряжений после вальцевания труб; изучение НДС в перфорированной трубной доске, обусловленном созданием соединения с натягом; исследОВание ВОпрОсоВ механики роликОВОЙ Валыювки; исследование вОпрОсов динамики системы привод- РОлики вальцОвки; разработка ме*одологии пр~ведения исследован~Й при изготовлении неразьемных трубных соединений в энергетических УСТаНОВКаХ. При активном участии автора разработаны новые конструкции стендов и вальцОвочных мащин. Наряду с теоретической направленностью работа имеет практическую значимость, чтО подтверждено актами внедрения.

Результаты работы внедрены на ПАО «ЗиО-Подольск»„филиале ЗАО «АЭМ-технологии» АТОММАШ» при изготовлении изделий АЭС, в числе которых: парогенераторы ПГВ-1000М, ПГВ-1000МКП, подогреватели ПВДК, ПНД, ПСВ, энергоблоки БН-600, БН-800, теплообменники СПО'1', конденсаторы, подогреватели, бойлеры Курской АЭС„ изделия нефтегазхимии: АВО, теплообменники проекта Сахалин-2, регенераторы РВП-3600, теплообмепники «ГатеЬ>, подогреватели «Р1.Е1ЧТУ» и др.