книги из ГПНТБ / Антикайн, П. А. Надежность металла паровых котлов и трубопроводов
.pdf
шались на горизонтальном участке <а .нижней части подъемно-опуск ной петли в зоне, примыкающей к подовому экрану. На тыльной стороне трубы в месте разрушения произошло раскрытие с малым
утонением |
кромок (рис. 48,а). |
Причина |
разрушения — утонение стен |
|||
ки трубы |
с наружной |
стороны |
приблизительно па 2 мм пз-за |
корро |
||
зии при расшлаковке |
струей |
воды. |
|
|
||
После |
останова |
котла |
на |
трубах |
оставались мокрый |
шлак и |
зола, в которых интенсивно протекала электрохимическая коррозия. Снаружи труба была покрыта толстым слоем бурой гидроокиси же леза.
|
Внутренний диаметр трубы находится в пределах допусков на |
|||||||||
трубы |
для котлов |
высокого |
и |
сверхкрптнческого |
давления. |
Размеры |
||||
по |
наружному диаметру |
имеют |
отклонения, |
выходящие |
за |
пре |
||||
делы |
минусового |
допуска: |
минимальный наружный |
диаметр |
со |
|||||
ставил 39 мм іпрп минимально допускаемом 41,7 мм. Толщина |
стен |
|||||||||
ки |
(В |
месте максимального |
утонения от .коррозии вблизи .места раз |
|||||||
рушения составляла всего |
3,1 мм при номинальной толщине трубы |
|||||||||
5 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На |
рис. 48,6 |
схематически |
показано сечение |
трубы |
до |
эксплуа |
|||
тации |
(сплошные |
липни) и |
после |
эксплуатации |
(пунктир). |
Направ |
||||
ление теплового потока обозначено стрелкой с буквой с/. Максималь ное утонение наблюдается на тыльной стороне иод углом 45° к вер тикали. На вертикальном участке выше гиба наружный диаметр тру бы и толщина стенки находятся в пределах допусков. Микрострук тура металлов однородна по длине и окружности трубы и состоит из зерен феррита и слабо коагулированного перлита. На внутренней поверхности трубы имеется обезуглероженный слой, образовавшийся при окислении трубы в процессе термической обработки. На наруж ной стороне такой слой отсутствует. Особенно сильно пострадали горизонтальные участки подъемно-опускных петель, примыкающих к подовому экрану. Было принято решение о замене экрана и об изменении технологии расш.таковкп.
Низкотемпературная |
сернистая |
коррозия поражает |
|||||||||
хвостовые |
поверхности |
нагрева |
паровых |
котлов |
(возду |
||||||
хоподогреватели |
и реже экономайзеры) |
в |
тех |
случаях, |
|||||||
когда |
сжигается |
топливо |
с |
высоким |
|
содержанием |
|||||
серы. |
Этот |
вид |
коррозии, |
в |
частности, |
имеет место |
|||||
при |
сжигании |
сернистых |
мазутов |
и |
подмосковного |
||||||
угля. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Почти вся сера, находящаяс я в топливе, превращает |
|||||||||||
ся при |
его |
сгорании |
в |
S02 , |
а |
некоторая |
часть — |
||||
в S0 3 . Когда температура продуктов сгорания сни жаетс я ниже точки росы, то на поверхности нагрева образуются капельки кислоты, интенсивно разъедающи е сталь.
Обычно трубы воздухоподогревателей разрушаются на небольшой длине, однако заменять приходится их це ликом. В регенеративных воздухоподогревателях из-за
96
снижении избытков воздуха до 1,02—1,03 и хорошем уплотнении газоходов.
Зависимость скорости коррозии углеродистой стали от температуры металла при содержании в мазуте 4%
серы и |
избытке |
воздуха |
1,095 показано |
на |
рис. 50. |
||
|
|
|
4-3. |
ЭРОЗИЯ |
|
|
|
Э р о з и о н н ы й |
и з н о с |
— процесс |
поверхностного |
||||
разрушения под |
влиянием |
механического |
воздействия |
||||
твердых |
частиц, |
капель или |
струи жидкости или пара |
||||
в сочетании с коррозионным воздействием среды. Рассмотрим сначала эрозионный износ труб поверх
ностей нагрева частицами золы. Этому типу эрозии под вержены трубы конвективных пароперегревателей, эко
номайзеров |
и воздухоподогревателей. Особенно |
часто |
страдают от |
эрозии змеевики экономайзеров . |
|
В конвективном газоходе дымовые газы движутся обычно |
свер |
|
ху вниз, а змеевики располагаются горизонтальными рядами. Абра зивные частицы золы, увлекаемые дымовыми газами, с большой скоростью ударяют в поверхность трубок и вызывают их износ. При прямом ударе часгица золы отскакивает от трубки и не вызывает большого истирания. Наибольший износ возникает в тех случаях,
когда абразивные |
частицы наносят удар примерно |
под углом в 35° |
к вертикали; они |
как бы срезают микроскопические |
кусочки окалины |
и поверхностного слоя металла. Чем выше скорость газов, тем быст рее движутся частицы летучей золы, тем сильнее износ поверхностей
нагрева. Опыты |
показывают, что скорость износа приблизительно |
пропорциональна |
кубу скорости газов. |
В первую |
очередь повреждаются трубы, расположен |
ные в местах газохода, где более высока скорость га
зового потока или выше концентрация золы |
(газовые |
|||
«коридоры», повороты |
потока и т. п.). Б о л ь ш о е |
влияние |
||
на интенсивность износа оказывают абразивные |
свойст |
|||
ва |
золы: чем т в е р ж е зола, чем острее ее грани, тем силь |
|||
нее износ. |
|
|
|
|
|
В шахматных пучках трубы изнашиваются |
сильнее, |
||
чем в коридорных. В коридорных |
пучках трубы |
второго |
||
и |
последующих рядов |
з а щ и щ е н ы |
от лобовых |
у д а р о з |
частицами золы. В шахматных пучках сильнее всего из
нашивается второй р я д |
труб, так к а к первый ряд |
обду |
вается потоком газов ç |
пониженной скоростью, а |
в тре- |
9§ |
|
|
в размягченном состоянии, то абразивный -износ резко замедляется .
Если скорость потока относительно мала, то разру
шение поверхности металла происходит |
преимуществен |
но путем микрорезания и выкрашивания |
пленки окислов |
и поверхностного слоя зерен металла . Если скорость ве лика, то, кроме того, происходит значительная дефор мация подповерхностных слоев, образование лунок в ме
стах у д а р а частиц с образованием |
валиков вокруг лупок |
|||
и последующим |
разрушением этих |
валиков. Такой меха |
||
низм |
характерен |
д л я |
достаточно вязких материалов, ка |
|
кими |
являются |
стали |
для труб |
поверхностей нагрева. |
Хрупкие материалы д а ж е при высоких скоростях потока разрушаются с выкрашиванием зерен с поверхности без заметной пластической деформации материала .
Газ, воду или пар, несущие взвешенные твердые ча стицы, при абразивном износе нельзя рассматривать только как транспортирующую среду, так как газ, вода и пар сами могут изнашивать поверхность. При совме
стном их действии с твердыми частицами |
скорость изно |
|
са сильно возрастает. |
О б р а з о в а в ш а я с я |
на поверхности |
пленка окислов легко |
удаляется абразивом . Скорость |
|
процесса износа в конечном счете определяется механи ческими свойствами и коррозионной стойкостью изнаши ваемого материала; скоростью, размерами, твердостью и остротой граней частиц абразива; скоростью, вязкостью я коррозионной активностью транспортирующей жидко сти (воды, газа, п а р а ) .
На поверхности детали при интенсивном газоабра зивном или гпдроабразивном износе образуются перио дические углубления волнистой формы, так как за каж
дым |
небольшим |
выступом образуется |
вихрь, который |
|||||
под |
действием |
центробежной силы |
прижимает |
зерна |
||||
абразива |
к |
поверхности, |
ускоряя таким |
образом |
износ. |
|||
Так, |
при |
движении |
запыленного |
потока по |
трубам |
|||
трубчатого воздухоподогревателя поток завихряется на начальном входном участке. Наиболее интенсивный из
нос |
имеет место у входных |
участков |
на длине 300-— |
400 |
мм, где частицы золы |
интенсивнее |
ударяются за |
вихренным потоком о стенки. Поэтому для защиты вход ных участков в трубы вставляют сменные защитные вставки из труб несколько меньшего диаметра .
Кроме поверхностей нагрева, интенсивному эрозион ному износу запыленным потоком подвергаются пыле-
100