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
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 |
|||||||
температуре—16%, 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