МЕТАЛЛ ПАРОВОГО КОТЛА

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.

Котел паропроизводительностью 150 т/ч, на 32 ат был введен в эксплуатацию зимой. После очередной остановки котла произош­ло замерзание котловой воды в нижних экранных камерах. Под коглом появилась течь воды из-под обшивки. После удаления обшивки обнаружили трещину между двумя трубными отверстия­ми в нижнем коллекторе правого бокового экрана, относящегося к соленому отсеку ступенчатого испарения. Металл вокруг трещины вырубили и наплавили электросваркой. Других неплотностей в эк­ранных камерах при гидравлическом испытании обнаружено не было.

Впоследствии при .ремонте котла у нижних камер экранов со­леных отсеков обнаружили. следы солей от просачивания котловой воды через несколько неплотных вальцовочных соединений. Ока­залось, что развальцованные концы труб не были. повреждены, но в «мостиках» между трубными отверстиями в стенках коллекторов имеются трещины (рис. 53). Поврежденные коллекторы пришлось заменить новыми

Было очевидно, что трещины появились в результате замерза­ния воды в коллекторах. Закономерным являлось также появление трещин в «мостиках» между трубными отверстиями, где металл испытывает наибольшие напряжения.

Характерным было .не только отсутствие повреждении у экран-

Ных Труб, но и то, что все (кроме одного) поврежденные участки коллекторов расположены между горизонтальным трубным отвер стием и наклонным отверстием, находившимся справа от горизон­тального. Последнее можно объяснить следующим образом. Зимой при остановках топочная камера котла не охлаждалась до минусо­вой температуры, поэтому вода в экранных трубах, расположенных внутри топки, оставалась относительно теплой. Еще медленнее она охлаждалась в барабане котла. Вследствие этого в экранных трубах возникало непрерывное движение воды, препятствующее ее замер­занию. Точно так же циркулирующая вода обогревала стенки наружных водоопускных труб, препятствуя образованию в них льда. Но в нижних экранных коллекторах котловая вода не могла в достаточной степени обогревать толстостенные стальные камеры, поэтому-то замерзание воды и началось в коллекторах. Слой льда, расширяясь, вызывал значительные растягивающие напряжения в стенках коллекторов, где появились неплотности и трещины.

Трещины в теле коллекторов возникали по линиям максималь­ных напряжений, которые после развальцовки труб направлены по касательным к краям трубных отверстий (рис. 53,а). В гл. 2 ука­зывалось, что максимальные растягивающие силы действуют по продольному сечению коллектора, но линии наибольших напряже­ний расположены вдоль коллектора только справа от его горизон­тальных отверстий (если смотреть снаружи). Там и появились пер­вые трещины.

Замерзание воды в нижних экранных камерах яв­ляется далеко не единственной причиной, вызывающей

При реконструкции котла, рассчитанного на давление 32 ат, были заглушены 22 отверстия в его верхнем и нижнем барабанах. Конические заглушки присоединили электросваркой.

При ремонте котла после 4-месячной работы обнаружили течь в месте приварки одной из заглушек. После ее удаления стала видна радиальная трещина в металле барабана. Удаление осталь­ных заглушек дало возможность обнаружить подобные трещины и в трех других трубных отверстиях.

Аналогичные последствия имели место при установке кониче­ских заглушек на барабанах и экранных коллекторах котла, рас­считанного на давление 128 ат. Заглушки забивались в отверстия ударами кувалды и обваривались (рис. 54,а). Около 50 таких за­глушек оказались неплотными уже при наполнении котла водой. Они были подварены, но при гидравлическом испытании появилась течь у других заглушек. В дальнейшем в трех трубных отверстиях экранного коллектора были обнаружены радиальные трещины и при выбивании заглушек вместе с ними откалывались куски ме­талла. Все заглушки пришлось удалить. Поврежденный коллектор заменили новым.

В обоих случаях повреждение котельных барабанов вызыва­лось тем, что конические заглушки воздействовали на узкую кром­ку металла вокруг трубных отверстий и создавали там очень боль­шое местное напряжение. В дальнейшем в напряженном металле происходило интег дивное коррозионное разрушение. При темпера­туре металла около 240—330' С только действием коррозии можно объяснить то, что после выбивания заглушек иногда можно было да­же рукой отламывать от тела барабана отдельные кусочки металла.

Применение конических заглушек теперь запрещено. Лишние отверстия в барабанах в камерах заглушают цилиндрическими кол­пачками, которые присоединяют на сварке или с помощью раз­вальцовки (рис. 54,6). Колпачки должны быть обращены торцом вверх, чем предотвращается образование в них застойного объема воды.

Еще опаснее напряжения в металле при поперемен­ном нагревании и охлаждении какого-либо участка ба­рабана или коллектора. Под действием таких напряже­ний могут появиться трещины тепловой усталости.