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

к поверхности окнсноіі пленки. Чем толще пленка, тем большее рас­ стояние нужно пройти атомам кислорода и металла и тем медленнее нарастает ее толщина. Так, пленка окисла защищает металл, тормозя развитие коррозии. Когда пленка окисла рыхлая пли имеет много

сокой температуре удаляются с поверхности в виде паров. В этом случае защитная пленка не образуется, хотя объем окислов больше объема окислившегося металла.

Пленка должна не только обладать хорошими защитными свой­ ствами, по и плотно прилегать к металлу. Образование пленки про­ исходит с увеличением объема, поэтому в ней возникают внутренние напряжения. Чем толще пленка, тем больше напряжения на границе между ней и металлом. Если напряжения превысят предел прочности пленки, то в ней возникнут трещины.

Пленка прочнее держится на поверхности металла в том случае, когда между ней и металлом нет резкой границы; она должна обла­ дать возможно большей прочностью и пластичностью и иметь по отношению к металлу близкий коэффициент линейного расширения. Тогда при резких теплосмеиах на границе между пленкой и метал­ лом не будут возникать дополнительные напряжения.

О к а л и на на углеродистой стали имеет сложное стро­ ение, зависящее от температуры, времени коррозии и

12Х1МФ), кремнием (сталь 12Х2МФСР) и алюминием,

пятствующую интенсивному окислению (рис. 38). В це­ лях сохранения защитного действия пленки к поверхно­ стному слою для поглощения кислорода необходима по­ стоянная диффузия легирующих элементов. Д и ф ф у з и я легирующего элемента протекает тем быстрее, чем мень­ ше размеры его атомов, легче перемещающихся между атомами основного металла . Этим объясняются хорошие защитные свойства хрома, алюминия и кремния, атомы которых меньше атомов железа .

действие пятнокиси ванадия с железом начинается при 515—525 °С, а при 550 °С — взаимодействие между трехокисыо железа и пятиокисью ванадия с образованием ванадата железа . Процесс окисления резко ускоряется при температуре выше 600°С. Соприкасаясь с окисной пленкой, пятиокись ванадия химически реагирует с окис­ лами железа, а продукты химического взаимодействия вместе с окислами ж е л е з а и легирующих элементов мо­ гут образовать жидкие эвтектики. Пятиокись ванадия является разрушителем защитной окисной пленки и ка­ тализатором в процессе окисления железа кислородом топочных газов. Продукты ванадиевой коррозии на по­ верхности металла образуют пористый слой, через кото­

присосов по тракту приводит к резкому снижению кор­ розионных потерь. Н о при недостатке кислорода и вос­ становительной атмосфере коррозионные потери опять резко увеличиваются.

Механические напряжения от внутреннего давления или изгиба практически не влияют на скорость ванадие­ вой коррозии, но пластическая деформация при разру­ шении от исчерпания длительной прочности может су­ щественно уменьшаться .

Продукты сгорания твердого топлива более агрессив­

торфа при наличии твердых отложений на поверхности труб протекает менее интенсивно, чем на мазутных кот­ лах.

При наличии агрессивных компонентов в составе эо­ ловых отложений твердых топлнв коррозия существенно ускоряется. Весьма агрессивны, в частности, продукты сгорания эстонских сланцев.

Часто присутствующие в золе твердого топлива ще­ лочные сульфаты и хлориды интенсифицируют корро-

на поверхности аустешітиых сталей, то скорость их окис­ ления при температуре более 570°С может быть равной скорости окисления перлитных сталей. При этом окислы хрома взаимодействуют с расплавом хлоридов и улету­ чиваются. Скорость коррозии при наличии хлоридов зависит от того, с какими элементами (щелочными пли щелочноземельными) они связаны. Активность хлори­ дов увеличивается в последовательности: СаС12 , КС12 , NaCl il L i C l . При значительном количестве хлоридов окалина с поверхности аустенитной стали отслаивается,

ниобия, кремния, меди п титана в этом случае не дают возможности существенно повысить коррозионную стой­

дающий прочное сцепление с основным металлом . Так,

610—620°С и способных переносить кратковременные перегревы без существенного разупрочнения. Эти тре­ бования необходимо выполнить, чтобы сталь работала надежно на выходных участках конвективного паропере­ гревателя. Наиболее часто применяемая в настоящее время для этих элементов аустеннтная сталь Х18Н12Т обладает неудовлетворительной коррозионной стойко­

84

В М О Ц К Т И было проведено исследование коррози­ онной стойкости большого количества выпускаемых про­

ла .

На рис. 41 приведены результаты ряда опытов фирма «Бабкок и Внлькокс» по определению скорости газовой коррозии пылеугольных и мазутных котлов. Заштрихо ­ ванная полоса разбивает плоскость фигуры на д в е ча­ сти: справа находится область, в которой чаще всего наблюдается интенсивная коррозия, а слева — область,

86

экранов. Наиболее сильно прокорродировавшап часть, где утонение превышало 1,5 мм, заштрихована.

Трубы покрыты плотным слоем эмалевидных отложении темносерого цвета. На «аруж«ой поверхности труб образуется уплощение. При утонении стенки до 3,5—3,8 мм наступает разрушение (рис. 43,6). На наружной поверхности после снятия отложении и окисных пленок можно наблюдать характерные поперечные риски (рис. 43,з). За­ метного увеличения периметра труб нет. Исследование микрострук­ туры позволило установить, что в местах наибольшего утонения температура на лобовой образующей была не менее 600 °С. Перегрев обусловлен образованием тонкого слоя окислов на внутренней по­ верхности. Места коррозионного поражения совпадают с максималь­ ными локальными тепловыми потоками.

Первоначально на внутренней поверхности преимущественно отлагаются наносные окислы железа, поступающие из питательного тракта с водой, образующиеся за счет стояночной коррозии при ча­ стых аварийных остановах в пуско-наладочиып период и т. п. Эти окислы обладают низкой теплопроводностью, а локальные тепловые потоки в радиационных поверхностях нагрева в районе ядра факела достаточно велики. В результате на лобовой образующей из-за ухуд­ шения теплоотвода с внутренней стороны через наносные окислы увеличивается температура и начинается процесс все ускоряющейся пароводяной коррозии внутренней поверхности трубы. К моменту разрушения труб НРЧ на котлах ПК-41 на внутренней поверхности накапливается 300—400 г/.1.:2 окислов железа.

Мерами борьбы должны быть снижение локальных тепловых на­ грузок, мнкропроЯывкн через 4 000—5 000 ч (для удаления отложе­ ний окислов железа).

Аналогичные повреждения имеются на боковых экранах НРЧ котлов ТГМП-114 блоков мощностью 300 Мет, работающие также на мазуте (рис. 43,г). На поверхности труб размером 42X5 мм из стали 12Х1МФ имеют место характерные поперечные риски. Максимальные

в местах, где расположены «манжеты» внутреннего грата от кон­ тактной сварки. Одним из первых признаков коррозионного пораже­ ния является «слизывание» наружного грата. Коррозионное пораже­ ние на боковых экранах НРЧ котлов, ТГМП-114 наблюдается через 12—18 тыс. ч работы.

Коррозионные повреждения экранных труб радиационного паро­ перегревателя котла ТГМ-96 в районе горелок имели место на ряде ТЭЦ Мосэнерго после 25—35 тыс. ч эксплуатации. На рис. 43,0 пред­ ставлена обвязочная труба горелки второго яруса котла ТГМ-96, разрушившаяся через 35 тыс. '( эксплуатации из-за коррозии и ползу­ чести.

Перегреву металла труб и интенсивной наружной коррозии мо­ гут способствовать отложения солей из котловой воды на внутренней поверхности. На рис. 44 представлено поперечное сечение трубы из стали 20 размером 42x6 мм потолочного экрана котла-утилизатора с многократной принудительной циркуляцией, работающего при дав­ лении 40 кгс/смг. На внутренней стороне образовался толстый слон отложений из-за низкого качества питательной роды,

90