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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 62

Скачиваний: 0

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

П а р о п р о в о д н ые трубы большого сечения часто гнут в горячем состоянии. При нагреве под гибку труб из пер­ литных сталей либо один конец трубы, либо оба оста­ ются холодными, а участок, который должен быть со­ гнут, нагревают до температуры выше температуры перехода его структуры в аустенит. Трубу гнут в горя­

чем состоянии и

о х л а ж д а ю т на воздухе. З а т е м

ее под­

вергают высокому

отпуску.

 

 

 

Неоднократно отмечались случаи, когда структура на

одном прямом

участке соответствует рекомендованной

д л я стали 12Х1МФ, а в гибе и на другом

прямом

участ­

к е — структура

нерекомендованная . Это

говорит

о том,

что при нагреве

под гпбку

на котельном

заводе

иногда

н а р у ш а л и заданный температурный режим .

 

Наибольшее

количество

повреждений

гибов

в экс­

плуатации отмечено на пароперепускных трубах в пре­

делах

котла. Они

имели

место

на котлах

Иркутской

Т Э Ц

1,

Симферопольской

Г Р Э С , Д ж е з к а з г а н с к о й

Т Э Ц и др .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Например,

на котле

БІ<3-100-160

Иркутском ТЭЦ после

16 тыс. ч

эксплуатации

Б р и температуре

518 "С и давлении

100 кгс/см2

хрупко

разрушилась

пароперепускная

труба

диаметром

133X10 мм из ста­

л и

12Х1МФ.

 

Разрушение произошло по наружному радиусу гиба

с

раскрытием

 

трубы па

длине 750 мм. Рядом с раскрытием

обнару­

жено большое

 

количество надрывов

вдоль кромок. Ударная

вязкость

составляла

2,5

кгс-м/см2,

относительное

удлинение

при комнатной

температуре16%, т. е. металл обладал

пониженной

пластичностью.

Относительно частым повреждениям гибов паропере­ пускных труб в пределах котла способствуют чрезмер­ ные неконтролируемые разверки температуры по секци­ ям пароперегревателей, а т а к ж е отсутствие на некото­ рых котлах бобышек на этих трубах. При наличии бо­ бышек и периодическом контроле трубы, накопившие остаточную деформацию более 1%, можно своевременно заменить.

Аварийные разрушения гибов водоподводящих труб в необогреваемой зоне происходили на котлах Старобешевской ГРЭС, Харьков­

ской ТЭЦ № 3, Уфимской ТЭЦ № 4 и д р .

 

На Старобешевской ГРЭС при ремонте

котла ТП-12 после

87 тыс. ч эксплуатации был проведен во время

капитального ремонта

выборочный ультразвуковой контроль водоопускиых труб. По трубам

транспортировалась

вода с температурой 320°С при

давлении

115 кгсісм2. Трубы

имели диаметр 133x8 мм и были изготовлены из

стали 20.

 

 

Ультразвуковой контроль гибов проводился по методике, разра­

ботанной службой

металлов РЭУ Дотібаесэнерго, прибором

УДМ-1М

108


личием наклепа при холодной шоке и значительной овальностью се­ чения гнбов. Развитию трещин способствовало коррозионное воз­ действие среды.

Д л я обеспечения надежной эксплуатации гибов тру­ бопроводов в необогреваемой зоне в периоды капиталь­ ных ремонтов котлоагрегатов необходимо производить ультразвуковым методом тщательный контроль на нали­ чие внешних и внутренних дефектов.

Трещины, поры, несплавления, шлаковые включения и другие дефекты сварных соединений могут служить

причиной аварий, если

их не обнаружить

своевременно.

Д л я предупреждения

аварий из-за дефектов сварных

соединений проводят

дефектоскопический

контроль не-

р а з р у ш а ю щ и м и методами (преимущественно ультразву­ ковую дефектоскопию) .

Трещины — особенно опасный дефект. Они встреча­ ются часто в сварных швах, заваренных электродами Ц Л 2 7 , наплавленный металл которых обладает пони­ женной пластичностью. Трещины располагаются как по­

перек шва, так и і о кольцу

вдоль шва .

Аварийные разрушения

имели место т а к ж е на со­

единениях главных паропроводов блоков сверхкритиче­

ских параметров с литыми деталями .

 

 

Так, на одной из станций произошло разрушение сварного соеди­

нения литого

тройника из

стали 15Х1М1ФЛ с паропроводом

из

ста­

ли 12Х1МФ,

выполненного

электродами ЦЛ20М. Патрубок

из

ста­

ли 12Х1МФ имел диаметр 273x62,5 nui. Трещина проходила по ли­

тому

металлу около линии сплавления

па

расстоянии около

1,5 мм.

Излом — хрупкий, преимущественно

межзеренный. Дефектов

в зоне сплавления сварного шва с трубой

из стали 12Х1МФ не на­

блюдалось. Трещина через 4 ООО ч эксплуатации

привела к разруше­

нию. Момент разрушения приблизило большое число пусков и оста­ новов в период освоения блока. Основная причина образования тре­

щины — нарушение технологии

сварки и термической

обработки.

На

паропроводах наблюдаются три типа поврежде­

ний сварных

тройниковых

соединений

(рис.

56):

 

тип

I паукообразное

растрескивание в

металле шва

(рис. 56,а) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тип

I I кольцевые

трещины

по

участку перегрева

околошовной

зоны

вблизи

г р л і и ц ы

сплавления, распро­

страняющиеся

от

концентратора

в

месте перехода

шва

к трубе

(рис. 56,6) ;

 

 

 

 

 

 

 

тип

I I I кольцевые

трещины

 

по

разупрочненному

участку

(мягкой

прослойке) зоны

термического

влия­

ния, проходящие на расстоянии 2—3 мм от линии сплав­ ления (рис. 56,а и в).

ПО



Все кольцевые трещины типов И и I I I обнаружены только do стороны трубы п располагались по периметру шва преимущественно

па боковой плоскости тройника (рис. 56,а). Со стороны

штуцера тре­

щин обнаружено не было.

 

 

 

 

 

Протяженность

трещин

типов

I I и

I I I в сварных

тройниковых

соединениях паропроводов

блоков

300

Мзт достигала

в

отдельных

случаях 250—300 мм при глубине до 5—12 мм. Чаще всего

трещины

имели протяженность 10—30 мм при глубине до 3—5

мм. Паропро­

воды были изготовлены из сталей

15Х1М1Ф и 12Х1МФ и предназна­

чены для транспортировки

пара с температурой 540—565 °С при дав­

лении 240 кгсісм2.

Наружный диаметр

труб составлял

245—273 мм.

Рис. 56. Схема расположения трещин в сварных трой­ никах.

а — т и п ы I, II и I I I ; б — тип I I ; в — тип I I I .

толщина стенки — 45—65 мм. Сварка осуществлялась электродами ЦЛ-27 и ЦЛ-20М. Трещины были обнаружены в соединениях как

после различных сроков эксплуатации

вплоть до

25 тыс. ч, так и

в соединениях, не бывших в эксплуатации.

 

Для выявления трещин поверхность

усиления

сварного шва шли­

фовали и полировали переносными кругами и травили 20%-ным вод­ ным раствором азотной кислоты.

В тройниковых соединениях трещины могут образоваться в про­ цессе изготовления на заводе под влиянием остаточных напряжений и снижения температуры или продолжительности отпуска, приводя­ щего к резкому охрупчиванию околошовной зоны из-за выпадения мелкодисперсных карбидов ванадия в теле зерна. Образованию тре­ щин способствуют высокая прочность и низкая деформационная спо­ собность металла труб, отливок и поковок, так как при высокой прочности мала сопротивляемость металла распространению трещи­ ны. В зоне появления трещин ранее изготовленных тройников име­ лись концентраторы напряжений технологического и конструктивного характера.

Если глубина трещин не превышает 5—8 'мм, то их вышлифовы­ вают до полного удаления. Если же трещины более глубоки, то тройниковые соединения заменяют новыми.

Пластичный металл с меньшей твердостью лучше сопротивляется образованию и распространению трещин. Твердость основного.мсталла и металла шва должна находиться в следующих пределах (На): 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ и І5Х1М1ФЛ — 160—220; 12Х1МФ — 140—200.

111


сн ерошенный шланг, из которого вырывается струя воды под боль­ шим давлением. Паропровод повредил соединение металлоконструк­ ции, трубопроводы и кабельную линию. Под действием реактивной струи разрушение труб продолжалось как по кольцевым сварным швам, так н в продольном направлении с вырыаом и раскрытием

влист.

Лю б ы е перемычки между линиями высокого и сред­ него давления являются потенциальными носителями

аварий. Нежелательны д а ж е соединения д р е н а ж н ы х ли­ ний, так как при некоторых режимах работы котла за-

битие д р е н а ж е й

может вызвать

повышение

давления

в линии среднего

давления сверх

расчетного

или заброс

д р е н а ж н о й воды из липни высокого давления в паро­ провод среднего давления, іі^обходимо стремиться к со­ кращению до минимума связей между линиями высокого и среднего давления .

4-5. ПОВРЕЖДЕНИЯ АРМАТУРЫ

М е т а л л отливок обладает пониженной пластичностью и часто пониженной прочностью по сравнению с метал­

лом проката

или поковок того ж е химического состава

и отличается

более крупнокристаллическим строением.

В отливках неизбежно возникает ликвационная неодно­ родность из-за того, что в первых кристаллах, выпавших кз жидкого металла, содержится несколько больше туго­ плавких компонентов, чем в металле, который закри­

сталлизовался м е ж д у

этими кристаллами,

и тем более

в металле,

который

з а к р и с т а л л и з о в а л с я в

последнюю

очередь в центре тепловых узлов. Из - за усадочных

пор

плотность литого металла меньше плотности

проката .

 

В

литом

металле

возможно т а к ж е образование

пор

из-за

выделения газов при затвердевании .

 

 

На рис. 59 показаны поры в литом тройнике из стали 20ХМЛ станционного паросборного коллектора Ступинской ТЭЦ. Поры запол­ нены окислами; по границам пор металл обезуглерожен; здесь толь­ ко ферритные участки. Металл отливок имеет обычно повышенную загрязненность неметаллическими включениями (окислами, сульфи­ дами, частицами шлака и формы и др.). Это также обусловливает некоторое ухудшение механических свойств.

Д о п у с к а е м ы е

н а п р я ж е н и я д л я

м е т а л л а

отливок

со­

ставляют 0,7—0,8

от

допускаемых

н а п р я ж е н и й

д л я

ме­

т а л л а

труб из

тех ж е

марок

стали.

Б л а г о д а р я

понижен­

ным

рабочим

н а п р я ж е н и я м

д а ж е

отливки,

с о д е р ж а щ и е

значительную

пористость, могут оказаться

работоспособ­

ными .

 

 

 

 

 

 

 

 

114