Файл: Антикайн, П. А. Надежность металла паровых котлов и трубопроводов.pdf

ряющимся темпом и произойдет разрушение трубы. Если

мальных касательных напряжений . Трещина всегда про­ дольная, так как тангенциальные напряжения от внут­ реннего давления в 2 раза превышают осевые. Труба обычно имеет большое раскрытие. Часто силой реакции струи, вытекающей из места разрыва, труба оказывает­ ся сильно погнутой. Внутренняя поверхность чистая, так как струя среды смывает отложения.

гперлитных сталей около места разрушения можно на­

тенсит; в этом случае твердость металла около места

При длительном перегреве выше расчетной темпера­ туры разрушение сопровождается в месте разрыва не­ значительным увеличением диаметра и очень неболь­ шим утонением кромок, а на лобовой образующей на­ ружной поверхности образуется сетка продольных тре­ щин (рис. 30,в). При исследовании микроструктуры око­ ло места разрушения наблюдается растрескивание ме­ талла по границам зерен, аналогичным тем, которые представлены на рис. 17,ß. В микроструктуре труб из

73

изготовлении труб. Дефекты, которые возникают на гильзах, как правило, не устраняются при последующих операциях и остаются в готовых трубах. При прошивке на станах косой прокатки основными видами брака гиль­ зы являются н а р у ж н ы е и внутренние плены, трещины и рванины, которые могут выходить на поверхность или оставаться внутри стенки гильзы.

заливов на поверхности литой заготовки или закатов на

зования внутренней полости с рваными краями, которые

родности свойств заготовки, вызванной ликвацией или неравномерным нагревом. В результате неоднородности свойств полость образуется не точно по центру и вслед­ ствие этого возникает разностенность, которая изменя­

ния между трубой и волочильным кольцом окалины или из-за неравномерного износа кольца на наружной по­ верхности трубы могут образовываться продольные рис­ ки. Если волочение производилось на оправке или проб­ ке, то риски и задиры могут быть и на внутренней по­ верхности (рис. 34,г).

В процессе з а к а л к и труб из стали 12Х2МФСР на их внутренней поверхности могут возникать радиальные тре­ щины (рис. 34,ö). Если трещины образовались в про­ цессе производства труб, то металл, прилегающий к ним,

77

Рис. 36. Узел приварки змеевика к камере кон­ вективного пароперегревателя.

а - - первоначальны!'! вариант; б — усовершенствованная конструкция.

Ж е л а т е л ь н о производить кантовку блока для того, что­ бы обеспечить сварку всех узлов в наиболее удобном нижнем положении.

4-2. КОРРОЗИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

При эксплуатации поверхностей нагрева паровых котлов приходится сталкиваться с высокотемпературной газовой коррозией в окислительной и восстановительной атмосфере топочных газов, с низкотемпературной элек­ трохимической коррозией хвостовых поверхностей нагре­ ва и с пароводяной коррозией на внутренних поверхно­ стях труб.

Высокотемпературная газовая коррозия в окисли­ тельной атмосфере топочных газов п о р а ж а е т трубы ширмовых и конвективных пароперегревателей, металл дистанционирующих проставок между трубами и стой­ ками.

При окислении стали горячими топочными газами на поверхно­ сти образуется сначала тонкая пленка окислов, которая может при определенных условиях затормаживать дальнейшее развитие корро­ зии. Атомы газа путем диффузии через пленку проникают к металлу. Одновременно с диффузией атомов или ионов газа от поверхности пленки окисла к металлу наблюдается встречная диффузия металла

80

к поверхности окнсноіі пленки. Чем толще пленка, тем большее рас­ стояние нужно пройти атомам кислорода и металла и тем медленнее нарастает ее толщина. Так, пленка окисла защищает металл, тормозя развитие коррозии. Когда пленка окисла рыхлая пли имеет много

сокой температуре удаляются с поверхности в виде паров. В этом случае защитная пленка не образуется, хотя объем окислов больше объема окислившегося металла.

Пленка должна не только обладать хорошими защитными свой­ ствами, по и плотно прилегать к металлу. Образование пленки про­ исходит с увеличением объема, поэтому в ней возникают внутренние напряжения. Чем толще пленка, тем больше напряжения на границе между ней и металлом. Если напряжения превысят предел прочности пленки, то в ней возникнут трещины.

Пленка прочнее держится на поверхности металла в том случае, когда между ней и металлом нет резкой границы; она должна обла­ дать возможно большей прочностью и пластичностью и иметь по отношению к металлу близкий коэффициент линейного расширения. Тогда при резких теплосмеиах на границе между пленкой и метал­ лом не будут возникать дополнительные напряжения.

О к а л и на на углеродистой стали имеет сложное стро­ ение, зависящее от температуры, времени коррозии и

12Х1МФ), кремнием (сталь 12Х2МФСР) и алюминием,

пятствующую интенсивному окислению (рис. 38). В це­ лях сохранения защитного действия пленки к поверхно­ стному слою для поглощения кислорода необходима по­ стоянная диффузия легирующих элементов. Д и ф ф у з и я легирующего элемента протекает тем быстрее, чем мень­ ше размеры его атомов, легче перемещающихся между атомами основного металла . Этим объясняются хорошие защитные свойства хрома, алюминия и кремния, атомы которых меньше атомов железа .

действие пятнокиси ванадия с железом начинается при 515—525 °С, а при 550 °С — взаимодействие между трехокисыо железа и пятиокисью ванадия с образованием ванадата железа . Процесс окисления резко ускоряется при температуре выше 600°С. Соприкасаясь с окисной пленкой, пятиокись ванадия химически реагирует с окис­ лами железа, а продукты химического взаимодействия вместе с окислами ж е л е з а и легирующих элементов мо­ гут образовать жидкие эвтектики. Пятиокись ванадия является разрушителем защитной окисной пленки и ка­ тализатором в процессе окисления железа кислородом топочных газов. Продукты ванадиевой коррозии на по­ верхности металла образуют пористый слой, через кото­

присосов по тракту приводит к резкому снижению кор­ розионных потерь. Н о при недостатке кислорода и вос­ становительной атмосфере коррозионные потери опять резко увеличиваются.

Механические напряжения от внутреннего давления или изгиба практически не влияют на скорость ванадие­ вой коррозии, но пластическая деформация при разру­ шении от исчерпания длительной прочности может су­ щественно уменьшаться .

Продукты сгорания твердого топлива более агрессив­

торфа при наличии твердых отложений на поверхности труб протекает менее интенсивно, чем на мазутных кот­ лах.

При наличии агрессивных компонентов в составе эо­ ловых отложений твердых топлнв коррозия существенно ускоряется. Весьма агрессивны, в частности, продукты сгорания эстонских сланцев.

Часто присутствующие в золе твердого топлива ще­ лочные сульфаты и хлориды интенсифицируют корро-