СЕРНИСТАЯ КОРРОЗИЯ ТРУБ ХВОСТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

При низкой температуре дымовых газов происходит конденсация содержащегося в них пара. на трубах хво­стовых поверхностей нагрева котла. В образующихся капельках воды (росе) растворяются имеющиеся в газах окислы серы, в результате чего получаются слабые рас­творы кислот, интенсивно разъедающие металл. В экономайзере температура.

СТРОЕНИЕ (СТРУКТУРА) ЖЕЛЕЗА

В настоящей книге рассматриваются конкретные во­просы, связанные с работой стальных деталей парового котла. Но для изучения этих сугубо практических вопро­сов необходимо знать общие сведения, касающиеся строения стали и ее ' свойств. В схемах, показывающих строение металлов, атомы иногда изображают в виде соприкасающихся друг с дру­гом шаров (рис. 1). Такие схемы по­казывают расстановку атомов в ме­талле, но в них трудно наглядно пока­зать расположение атомов друг отно­сительно друга.

ЭРОЗИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

Эрозией называется постепенное разрушение поверх­ностного слоя металла под влиянием механического воз­действия. Наиболее распространенным видом эрозии стальных элементов - парового котла является их истира­ние твердыми частицами золы, движущейся вместе с ды­мовыми газами. При длительном истирании происходит постепенное уменьшение толщины стенок труб, а затем их деформация и разрыв под действием внутреннего давления.

СТРОЕНИЕ СТАЛИ

Чистое железо, 'В котором суммарное содержание раз­личных примесей не превышает сотых долей процента, представляет собой мягкий металл (немного прочнее меди). Его получение не связано с особыми технически­ми трудностями. Однако для применения в котлострое - II її и и большинстве других отраслей промышленности в железо необходимо 'вводить добавки различны* ве­ществ, улучшающих его свойства.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАРАБАНОВ НА ИХ ПРОЧНОСТЬ

Изготовление барабана котла является, пожалуй, наиболее сложным и ответственным процессом во всем котлостроении. Цилиндрическая часть (обечайка) бара­бана изготовляется различными способами. Иногда она состоит из двух полуцилиндров, которые получаются при сгибании стальных листов большой толщины на гидрав­лическом прессе (рис. 45,а). У советских котлов высоко­го давления большинство обечаек состоит из нескольких Звеньев (рис.

МАРКИРОВКА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

В СССР условные обозначения характеризуют при­мерный состав сталей. Эти обозначения состоят из букв и цифр. Каждая буква указывает на наличие в стали какого-либо легирующего елемента. Цифры, стоящие до первой буквы, указывают на содержание углерода в со­тых долях процента, а цифры, поставленные за буквой, характеризуют содержание легирующего элемента в це­лых процентах. Если какой-нибудь элемент содержится в количестве, меньшем или близком к 1%, то цифра за его обозначением отсутствует. Условные обозначения элементов, входящих в сталь, следующие: Б — и юб ш; В — вольфрам; Г — марганец; Д — медь; К — кобальт; М— молибден; Н — никель; П — фэсфор; Р — бор; С — кремний; Т — гитан; Ф — ванадий; X —'хром; Ц — цирконий; tO— алюминий.

ВЛИЯНИЕ ЧРЕЗМЕРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В МЕТАЛЛЕ

Имеется много примеров повреждения барабанов и коллекторов в результате чрезмерно большого напряже­ния в металле Это напряжение может быть вызвано действием внешних механических сил, неравномерным нагреванием или охлаждением. Опасными являются да­же весьма малые трещины, около которых возникает концентрация напряжений и которые в дальнейшем по­степенно увеличиваются. Рост втих трещин под дей­ствием коррозии может продолжаться и после устране­ния вызвавшей их причины.

ПОЛЗУЧЕСТЬ СТАЛИ

Большинство стальных элементов паровых котлов несет ту или иную нагрузку и, кроме того, работает при высокой температуре. С повышением температуры проч­ность стали снижается вследствие возникновения раз­личных разуїпрочняющих процессов. Изменение проч­ности стали с повышением температуры наглядно пока­зано на рис. 12. Но действие высокого нагрева не ограничивается уменьшением механической прочности стали.

ТЕПЛОВАЯ УСТАЛОСТЬ КОТЕЛЬНОЙ СТАЛИ

Еще в первой половине XIX в. без видимой причины! ломались после многолетней работы, валы машин, оси колес и т. п. Причину таких повреждений долго не могли объяснить. Сначала предполагали, что с течением време­ни изменяется структура стали. Однако многочисленные исследования показали, что в местах поломки строение кристаллической решетки стали не отличается от обыч­ного.

ВЛИЯНИЕ НА МЕТАЛЛ ЧРЕЗМЕРНОГО НАГРЕВА

Разрушение чрезмерно нагретой стали часто назы­вают «пережогом». По отношению к поверхностям на­грева парового котла такой термин неточен. При высо­кой температуре происходит не «пережог», т. е. соедине­ние стали с кислородом, а соответствующее изменение ее строения и свойств. Термин «пережог» продолжает употребляться потому, что он весьма наглядно характе­ризует значительное уменьшение прочносоти металла при высокой температуре.

КИСЛОРОДНАЯ КОРРОЗИЯ

Питательная вода паровых котлов должна очищать­ся от кислорода (деаэрироваться) очень тщательно. Для котлов высокого давления содержание кислорода в ней не должно превышать 0,015 мг/л. Иными словами, кисло­рода должно быть не более 1,5 г на 100 м3 воды. Из­вестны случаи, когда при отсутствии деаэрации пита­тельной воды котлы быстро выходили из строя. При неудовлетворительной деаэрации питательной воды происходит коррозия питательного тракта (трубо­проводов, насосов, арматуры, подогревателей и т. п.) и в котел вносятся окислы, являющиеся продуктами этой коррозии, а также возникает коррозия экономайзера.

ВЛИЯНИЕ СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ ЦЕЛЬНОТЯНУТЫХ ТРУБ

У современного парового котла все работающие под давлением трубы (как обогреваемые, так и необогре - ваемые) изготовляются цельнотянутыми, т. е. без продольного сварного шва. Из таких же цельнотянутых 30 труб (но значительно большего Диаметра) делают ци­линдрическую часть сборных камер (коллекторов). Лишь в воздухоподогревателе устанавливают трубы ■с продольным сварным швом.

ПАРОВОДЯНАЯ КОРРОЗИЯ

При температуре выше 400° С возможно непосред­ственное химическое взаимодействие железа с - водяным паром. При этом реакция протекает по формуле 3Fe + 4H20 = Fes04 + 4H2. В результате этого металл покрывается тонкой плен­кой окиси железа, которая при температуре 400—450° С способна предохранять металл от дальнейшего разруше­ния. Такая пленка образуется, например, на лопатках первых ступеней паровых турбин. При этом происходит потемнение (воронение). Вороненые лопатки турбин ра­ботают без коррозионного разъедания очень длительное время.

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА НА ИХ ПРОЧНОСТЬ

Гибка труб. На котлостроительных заводах гиб".! труб, 'предназначенных для поверхностей нагрева, ка травило, производится в холодном состоянии. Схем4 38 і|,;'6огибочного станка и процесс гибки труб показаны на~ рис. 27. С помощью зажима 1 трубу прикрепляют к LfKTnpy 2, который затем медленно поворачивают на необходимый угол (на схеме —против часовой стрелки). При этом труба скользит по направляющей 4, а ее при­крепленная к сектору часть с ним, благодаря чему труба п шжимается к сектору «'при­нимает его профиль.

ЩЕЛОЧНАЯ ХРУПКОСТЬ

Этот вид коррозии, называемый также к а у с т и ч е - с'boй хрупкостью, а также межкристаллитной кор­розией, иногда приводит к значительным повреждениям паровых котлов. Трещины возникают, например, в бара­банах у отверстий с развальцованными трубами, а так­же в развальцованных концах экранных и кипятильных труб. В отдельных случаях происходит значительное раз­рушение стенок барабанов. В котлах старых конструкций отдельные элементы ба­рабанов соединены 'между собой не электросваркой, как у современных котлов, а заклепочными 'швами.

ДУГОВАЯ ЭЛЕКТРОСВАРКА ДЕТАЛЕЙ КОТЛА

Кроме рассмотренной выше контактной сварки, су­ществуют другие способы соединения деталей котла. При весьма распространенной электрической дуговой сварке под действием электрического тока расплавляет, ся конец подаваемого к месту сварки стального прута (электрода). При этом образуется ванна жидкой стали. Специальные вещества, называемые флюсами, расплав­ляясь, покрывают поверхность металла и препятствуют его соединению с кислородом воздуха. Флюсы растворя­ют в себе окислы железа, образуя вместе с ними легко­текучую массу, легко всплывающую на поверхность жидкого металла.

КОРРОЗИЯ ТРУБ ПОД СЛОЕМ ШЛАМА

'И Описанные выше виды коррозии вызываются непо­средственным воздействием соответствующих веществ на металлические поверхности парового котла. Существует и иной вид коррозионных разрушений. Разъедание ме­талла может происходить при его взаимодействии с ле­жащими на его поверхности продуктами коррозии: окис­лами железа и 'меди. Такая коррозия является вторич­ной.

ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭКРАННЫХ ТРУБ ВСЛЕДСТВИЕ НАРУШЕНИЯ ЦИРКУЛЯЦИИ ВОДЫ

На рис. 34 схематически показано, что в ©кране па­рового котла парообразование происходит только в обо­греваемых трубах 4, находящихся в топке, а в наруж­ных необогреваемых трубах 2 находится вода. Поэтому внутреннюю часть соединенных между собой труб экра­на можно уподобить сообщающимся сосудам, причем в левых сосудах находится вода, а в правых —смесь воды и пара. В обогреваемых трубах более легкая пароводяная смесь дви­жется вверх, а на ее место по. на­ружным необогреваемым трубам поступает вода, которая в обо­греваемых трубах частично испа­ряется и также перемещается на­верх, в барабан котла.

СТОЯНОЧНАЯ КОРРОЗИЯ

Рис. 61. Вид в разре­зе экранной трубы котла ТП-170-1, рас­считанного на давле­ние 100 ат, с корро­зией над контактным Сварным стыком. 1 н 2—сварной стык; 3 — зона коррозии; 4 — сквозной свищ. Стояночную коррозию нельзя рассматривать как особый вид раз­рушения металла, отличный от опи­санных выше других видов коррозии. Большей частью стояночная корро­зия заключается в ржавлении влаж­ных металлических поверхностей при выключении оборудования из работы, т. е. в обычной кислород­ной коррозии в условиях свободно­го доступа воздуха.

ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭКРАННЫХ ТРУБ ПРИ НАЛИЧИИ В НИХ НАКИПИ

При обычных условиях эксплуатации котлы среднего и высокого давлений должны работать без отложения накипи неограниченно длительное время. Выпадание накипи у таких котлов обычно вызывается какими-либо нарушениями правильного водного режима. В экранных трубах накипь отлагается на стороне, обращенной к топ­ке, и преимущественно в зоне наиболее сильного обо­грева, т. е. в зоне, где расположено ядро факела.

НАРУЖНАЯ КОРРОЗИЯ ЭКРАННЫХ ТРУБ

Впервые наружная коррозия экранных труб была обнаружена на двух электростанциях у котлов высоко­го давления ТП-230-2, работавших на угле марки АШ и сернистом мазуте и находившихся до того в эксплуата­ции около 4 лет. Наружная поверхность труб подверга­лась коррозионному разъеданию со стороны, обращен­ной в топку, в зоне максимальной температуры факела.

ПОВРЕЖДЕНИЯ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЕЙ

Змеевики пароперегревателя омываются изнутри па­ром, который хуже, чем вода, отводит тепло от. металла и который нагрет до более высокой температуры по сравнению с водой и пароводяной смесью, омывающем другие поверхности нагрева. Поэтому в нормальным условиях работы наиболее высокий нагрев металла про! исходит в пароперегревателе котла. Наибольшее количе-1 ство повреждений возникает в последней по ходу пара! части пароперегревателя, т. е. там, где как пар, так и 52 Трубы нагреты до наиболее высокой температуры Эти повреждения могут быть вызваны различными причи­нами, из которых рассмотрим лишь следующие: 1. Наибольшее .количество повреждений возникает по причине того, что пар в одних трубах нагревается зна­чительно больше, чем в других.