МЕТАЛЛ ПАРОВОГО КОТЛА

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. Средняя температура выходящего 'из котла пере­гретого <па. ра может быть в п ол«е удовлетвОр ительно й, но в нескольких трубах температура может иметь недопустимо высокое значе­ние (рис. 38).

Чрезмерное повышение температуры стенок труб приводит к уменьшению прочности стали и увеличе­нию скорости. ползучести. Кроме того, чрезмерный на­грев стали может повлечь за собой изменение струк­туры; например в перлитной стали возникает описанная в гл. 2 сферой, дизация це­ментита.

2. В еще более сложных условиях работают трубы п а р о п ер егр ев ате л я, наготов - ленные из аустенитной стали. Коэффициент линейного расширения этой стали на де­сятки процентов больше, чем у перлитной стали, а коэф­фициент ее теплопроводности примерно вдвое меньше. Вследствие этого в трубах, изготовленных из аустенит­ной стали, при быстром изменении температуры возни­кает гораздо большая разница между расширением или сжатием наружной и внутренней поверхности, появляют­ся более высокие напряжения в металле и легче могут образоваться трещины.

Приведем следующий пример.

Поливание пластины из аустенитной стали попеременно горя­чей и холодной водой приводило ее к полному разрушению уже после 100 теплосмен, в то время как обычная углеродистая или хромомолибденовая сталь свободно выдерживает гораздо большее Число таких же быстрых изменений температуры.

При наличии деталей, изготовленные из аустенитной стали, нужно значительно медленнее производить ра­стопку котла, а также прогрев паропроводов и турбин. Более медленным должно быть и остывание котла после прекращения работы. Особо опасна перепитка котла во­дой, іпри которой температура перегретого пара резко снижается. Образованию трещин способствует наличие

В трубах механических напряжений, остающихся после их гиба в холодном состоянии, а также при их жестком креплении, за­щемлении и пр. Первые трещины обычно возни­кают в местах защемле­ния или на гибах труб.

Рассматривая под ми­кроскопом место контакт­ной сварки труб, изготов­ленных :из аустенитной стали, можно видеть, что в зоне сварного шва структура металла изме­няется значительно мень­ше, чем у труб из перлит­ной стали. Однако при сварке аустенитной стали необходимо учитывать многочисленные трудно­сти и специфические осо­бенности, из которых упо­мянем лишь одну.

Большое и не всегда равномерное сжатие аустенит­ной стали при охлаждении приводит к тому, что в ме­талле сварных стыков при остывании появляются зна­чительные напряжения, более высокие, чем при сварке труб из перлитной стали (рис. 39). Уменьшение этих напряжений может быть достигнуто тщательным соблю­дением технологии сварки труб.

При чрезмерном повышении температуры аустенит­ной стали возможны изменения ее структуры, а также разрушение 'металла в результате коррозии. 54

У котлов паропроизводительностью ПО т/ч при 128 ат пар перегревался в пароперегревателе дважды, сперва—при полном явлении и вторично — при давлении 40 ат. Вторичный паропере­греватель был размещен на одной из стен топочной камеры и со­стоял из двух параллельно включенных пакетов труб диаметром 47,5X5 мм (рис. 40,а). В этих трубах пар перегревался до 430°С. однако их нижняя часть была расположена в зоне ядра факела

Топке н омывалась паром при давлении 40 ат, который охлаждал металл гораздо хуже, чем пароводяная смесь в экранных трубах. Поэтому температура металла труб на стороне, обращенной в топ­ку. иногда превышала 650'' С (рис. 40.6).

Трубы вторичного пароперегревателя были изготовлены из жаропрочной сихромалевой сталиПосле нескольких лет работы их нижняя, наиболее обогреваемая часть пришла в негодность и была заменена трубами из аустеннтной стали марки 1Х18Н9Т. Тре­щины в аустенитной стали начали появляться после 3—4 лет экс­плуатации и объяснялись различными причинами

Одной из причин являлось то, что места прохода через обму­ровку нижних концов труб постепенно забивались летучей золой. Это препятствовало свободному расширению мало изогнутых труб при растопке котла. Кроме того, отдельные трубы нагревались и расширялись неодинаково, а их концы были жестко присоединены

Рис. 41. Изменение структуры аустенитной стали у трубы радиа­ционного пароперегревателя вторичного пара, изображенного на

Рис. 40.

А — на стороне трубы, обращенной к обмуровке; б — на стороне трубы, обра­щенной в топку.

К общим коллекторам. Поэтому в трубах возникали большие меха­нические напряжения

Другая причина состояла в изменении структуры аустенитной стали при высоком нагреве напряженных труб и снижении их ме­ханической прочности. Об этом говорило то, что в образцах метал­ла, взятых в непосредственной близости от трещин, были обнару­жены темные вкрапления (рис. 41).