Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Антикайн, П. А. Надежность металла паровых котлов и трубопроводов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

29.47 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1311 12 13 > Следующая >>>

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

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

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

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

№

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

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

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1311 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ