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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 64

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

проводы к горелкам п лопатки дымососов. Скорость из­

носа пылепроводов запыленным потоком может

дости­

гать 20 мм/год.

Лопатки

дымососов котлов,

работающих

на твердом топливе, для уменьшения износа

н а п л а в л я ю т

твердыми

сплавами .

 

 

 

 

 

Весьма

интенсивно

изнашиваются

трубы

системы

пневмо- и гидрозолоудаления,

детали багерных и шламо ­

вых насосов,

перекачивающих

пульпу

на

золоотвалы,

и др .

 

 

 

 

 

 

 

Велик износ брони шаровых барабанных мельниц, шаров и бил шахтных мельниц. Поэтому эти детали

изготовляют

обычно

из износостойкой

стали

Г13Л, со­

д е р ж а щ е й 0,9—1,3%

углерода и 11,5—14,5%

марганца .

Все детали

из стали

Г13Л изготовляют

отливкой в ме­

таллические

формы

(кокили) . В структуре

отливок до

термической обработки имеются карбиды, располагаю ­

щиеся

по границам зерен

аустенита, что и обусловлива­

ет высокую ее износостойкость.

Д л я

устранения

хруп­

кости

стали карбиды

необходимо растворить — отливки

из стали Г13Л з а к а л и в а ю т с температуры

1 050—1 150°С

в воде; при нагреве под з а к а л к у

карбиды растворяются,

а быстрое охлаждение препятствует их обратному

выде­

лению. В результате получается

пересыщенный

углеро­

дом

аустенит.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сталь Г13Л очень сильно упрочняется при наклепе.

После

з а к а л к и

твердость

этой

стали

составляет

180—

210

H в, а после

наклепа — 500—550 Нв,

что и

обуслов­

ливает

высокую

ее

износостойкость.

 

Поэтому

сталь

Г13Л хорошо сопротивляется износу при больших удель­ ных нагрузках, вызывающих наклеп. При абразивном износе (например, в соплах пескоструйных аппаратов), когда отсутствует вызываемый давлением наклеп, изно­ состойкость этой стали не превосходит износостойкости других сталей с такой ж е твердостью. Сталь Г13Л очень плохо поддается обработке резанием, так как под дей­ ствием инструмента в зоне резания возникает сильный наклеп.

Эрозионное разрушение потоком воды можно наблю ­

дать на деталях питательных насосов высокого

давле ­

ния, регулирующей и запорной арматуре водяного

трак­

та. Быстрому эрозионному износу подвергаются детали, работающие в условиях ударного воздействия и зави­ хрений, в первую очередь уплотняющие поверхности арматуры (рис. 51,6 и в). В местах ударного воздейст-

101

вия потока воды или влажного пара разрушение обыч­ но сопровождается повышением микротвердости. Осо­ бенно интенсивные разрушения наблюдаются в местах кавитации.

При работе арматуры па перегретом паре

эрозион­

ные

повреждения

встречаются

значительно

реже,

чем

при

работе на воде или в л а ж н о м

паре.

 

 

 

Чем тверже сплав и выше

его

коррозионная

стой­

кость, тем лучше он сопротивляется

эрозионному

изно­

су. Низкой эрозионной

стойкостью

обладает

серый чу­

гун и углеродистая сталь. Высокой эрозионной

стойко­

стью

отличаются

сталь

Н36Х18

и сплавы Ц Н 2 и ЦН6 ,

применяющиеся для

наплавки

уплотнительных

поверх­

ностей арматуры,

а

т а к ж е сталь Х15Н35ВНЗТ

и

сталь

Х18Н9Т. Все материалы, отличающиеся высокой эро­ зионной стойкостью, хорошо сопротивляются коррозии. Эрозионная стойкость хромистых сталей 1X13 и 2X13, низколегированных и углеродистых сталей наиболее вы­ сока после термической обработки, обеспечивающей луч­ шую стойкость против коррозии и более равномерное распределение структурных составляющих.

Эрозия водой или паром развивается преимущест­ венно в результате разрушения менее прочных структур­ ных составляющих (например, феррита в перлитных ста­ л я х ) . Наличие в металле технологических дефектов (ли­

квации,

микротрещин)

неизбежно приводит к

ускорению

процесса

эрозии.

 

 

Кислоты

и щелочи,

растворенные в воде, и газы так­

ж е

влияют

на эрозионную стойкость: кислоты — ускоря­

ют

процесс

эрозии, щелочи — замедляют ее. Растворен­

ный

азот практически

не влияет на скорость

коррозии.

Кислород в зависимости от концентрации, скорости по­ тока и свойств металла может и замедлять, и ускорять эрозионное разрушение .

Повышение температуры ускоряет процесс эрозии. Сплавы, сохраняющие твердость до высокой температу­ ры, одновременно сохраняют и высокую износостойкость. Очень высока эрозионная стойкость стеллитов •— литых твердых кобальтовых сплавов, с о д е р ж а щ и х 1,8—2,5% углерода; 40—60% кобальта; 5—25% вольфрама; 13— 35% хрома. Структура стеллита — карбиды, расположен­ ные в более пластичной металлической основе. Уплотнительные детали арматуры н а п л а в л я ю т электродуговым способом.

102

4-4. ПОВРЕЖДЕНИЯ СТАНЦИОННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ИТРУБОПРОВОДОВ ВНУТРИ КОТЛА

Вэксплуатации приходится встречаться с поврежде­ ниями трубопроводов из-за следующих причин:

дефекты

производства

труб

металлургического про­

и с х о ж д е н и я — плены, закаты, трещины и др.;

дефекты

термической

обработки — нерекомендованная

структура

паропроводных

труб

из сталей 12Х1МФ и

15Х1М1Ф;

 

 

 

чрезмерные термические компенсационные напряже ­ ния, вызывающие образование трещим;

тепловая усталость; коррозиопно-эрозионный износ трубопроводов пита­

тельной воды; повреждение гибов из-за чрезмерной овальности и

низкой

деформационной

 

способности

металла;

 

непровары и

шлаковые включения в сварных соеди­

нениях

и трещины

в них, развивающиеся

в процессе экс­

плуатации;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образование трещин в околошовнон зоне под дейст­

вием

остаточных

напряжений

и

влияния

термического

цикла

сварки;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трещины

в сварных

тройниковых

соединениях;

повреждения штуцеров д р е н а ж н ы х линий;

 

 

превышение

расчетного рабочего

давления .

 

Д е ф е к т ы металлургического производства труб дл я

трубопроводов,

включая

дефекты

термической

обработ­

ки, практически

те же, что и труб

поверхностей

нагрева.

Рассмотрим случаи, когда из-за чрезмерной овально­

сти труб и нерекомендованной

микроструктуры

пришлось

произвести замену части паропроводных труб.

 

 

Паропроводы

 

горячих

ниток

пара

промежуточного

перегрева

блоков

300 Мет изготовляют из труб

диамет­

ром 426X17 мм из стали

12Х1М.Ф. Н а некоторых

трубах

после

10 тыс. ч

эксплуатации была обнаружена изме­

ренная

но

 

бобышкам

остаточная

деформация,

превы­

ш а ю щ а я

допускаемую

за

весь

срок

 

службы

(100

тыс. ч), — более 1% . Н а

многих трубах

деформа ­

ция

п р е в ы ш а л а

0,1%- Трубы,

накопившие

остаточную

деформацию

более

1%,

были

вырезаны

и

направлены

на исследования

 

в М О

Ц К Т И . Измерения

профиля по­

перечного сечения показали, что он

заметно

отличается

от круглого. По

Ч М Т У 670-65

и М Р Т У

14-4-21-67 в го­

рячекатаных

трубах

допускаются

отклонения

по наруж -

103

ному диаметру в пределах от —1,0 до +1,25%, что для

труб с н а р у ж н ы м диаметром

426 мм составляет в сум­

ме 9,6 мм. При допускаемой

остаточной деформации

1% такой большой допуск на наружный диаметр не

оправдан . Фактическая ж е

разность

двух

взаимно пер­

пендикулярных

диаметров

в

одном

сечении достигала

14 мм,

т. е. превышала допуск.

 

 

 

Все

трубы

с повышенной

остаточной

деформацией

(кроме одной) имели нерекомендоваиную структуру, со­ ответствующую 7—8 б а л л а м по ш к а л е приложения к М Р Т У 14-4-21-67.

 

s "S.

с-

>

 

>

 

It

 

4 Z

 

 

 

f t '

J7ZO

7ZVP

10591

 

 

Врец9,ч

 

 

 

 

Рис. 52.

Накопление остаточпоіі

деформации

в

тру­

 

бе горячеіі нитки паропровода промежуточного пере­

 

грева диаметром 426X17 мм из стали 12Х1МФ.

 

/ — вертикальный диаметр; 2 — горизонтальный диаметр.

Н а к о п л е н ие остаточной деформации во времени по

двум

взаимно

перпендикулярным

диаметрам

показано

на рис. 52. В

исходном состоянии разность горизонталь­

ного

и вертикального диаметров находилась

в

пределах

допусков и не могла поэтому вызывать опасений. Гори­ зонтальный и вертикальный диаметры не были, по-види­ мому, максимальным и минимальным . В процессе экс­

плуатации происходило

исправление формы

сечения

трубы и

приближение

его к окружности. Вертикальный

диаметр

увеличивался,

а

горизонтальный — уменьшался .

Из-за

неправильной

формы поперечного

сечения

в стенке трубы возникают добавочные напряжения: на напряжения растяжения от внутреннего давления на-, кладываются напряжения от изгиба, которые могут до­ стигать большой величины, значительно превышающей допускаемые. В результате местной пластической дефор ­ мации происходит релаксация напряжений . Д л я обеспе­ чения надежной работы труб, имеющих отклонения фор­ мы сечения от круглой, необходимо, чтобы их металл отличался высокой длительной пластичностью,

Ю4

ных линий, по которым может быть подача дренажной воды обратно в паропровод, и т. п.

Трещины тепловом усталости (рис. 54) были обнаружены на стенке одного из паропроводов горячих ниток промперегрева блока

300 Мет в месте

выхода дренажной трубы. Паропровод изготовлен

из труб диаметром 426X17 мм из стали

12Х1МФ и эксплуатировался

при температуре

565 °С. Трещины были

обнаружены после 8 тыс, <і

эксплуатации. Как выяснилось, дренажные линии главного паропро­ вода и паропровода промежуточного перегрева имели связи. Давле­

ние

в главном

паропроводе 240—250 кгс/см2,

а в

паропроводе

про­

межуточного пара — 38—40 кгс/см2. При некоторых

режимах работы

котла относительно холодная дренажная вода

попадала в паропро­

вод

промперегрева и вызывала периодическое охлаждение его стенки.

При

осмотре

внутренней поверхности на стенке паропровода

было

обнаружено пятно солен белого цвета, вытянутое по ходу пара. Дре­

нажная вода, попадая в перегретый пар, быстро испарялась, а соли,

содержавшиеся п пей, отлагались па стенке.

Аналогичное растрескивание было обнаружено на внутренней

поверхности

трубы промывочного устройства турбины, изготовленно­

го из труб

размером 168x14 мм стали 12Х1МФ (рис. 54,в).

Трещины, образующиеся в металле из-за тепловой

усталости,

чаще

всего распространяются в зернах, а не

по их периферии,

что говорит о значительных величинах

напряжений .

Углеродистые стали менее стойки против тепловой усталости, чем низколегированные стали перлитного класса.

Повреждения гнбов из-за искажения формы попереч­ ного сечения и низкой деформационной способности ме­ талл а гибов, а такж е развития коррозионно-механиче- ских повреждений наблюдались на трубах паропроводов промперегрева, на пароперепускных трубах пароперегре­ вателей, на паропроводах острого пара и водоопускных трубах . Разрушени е гиба представляет собой обычно продольную трещину по наиболее растянутому волокну, идущую с наружной поверхности, или продольную тре­ щину или ряд продольных трещин, расположенных близ­ ко к нейтральному волокну гиба, но несколько смещен­ ных в растянутую зону. Разрушени е происходит хрупко.

Так, на гибе паропровода горячей

нитки

промперегрева одного

из блоков 300 Мит Конаковской ГРЭС после

17 тыс. ч эксплуатации

была обнаружена сквозная трещина протяженностью 120 мм.

Паропровод изготовлен из труб диаметром 426X17 мм. Мате­

риал— сталь Ц2Х1МФ. Гиб выполнен в

горячем

состоянии на ЗиО;

эксплуатировался при температуре пара

570°С.

Трещина начиналась

на внутренней поверхности, имела протяженность по этой поверхно­

сти около 450 мм и была

расположена вблизи нейтральной линии

гиба около вершины овала

с наименьшим радиусом кривизны, т. е.

106

Смотрите также файлы