МЕТАЛЛ ПАРОВОГО КОТЛА

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.

При высокой температуре в перлитной стали могут возникнуть разупрочняющие процессы, связанные с из­менением структуры металла. При увеличении с по­мощью микроскопа в 600—800 раз можно заметить, что происходит постепенный распад перлита. Входящие в его состав твердые пластинки цементита с течением вре­мени распадаются на отдельные частицы, которые затем изменяют плоскую форму на сферическую (рис. 18). В дальнейшем мелкие зерна цементита сливаются в бо-

Рис. 18. Схема постепенного превращения пластинчатого перлита в зернистый при нагреве стали до высокой температуры.

Рис. 19. Структура стали в месте разрыва змеевиков паро­перегревателей, поврежденииых вследствие чрезмерного на­грева (увеличено в 475 раз). а—сталь марки 20; б—сталь марки I5XMA.

Лее крупные. Этот процесс называется сфероид и з а - ц и е й цементита: Он происходит тем быстрее, чем выше температура стали.

Под микроскопом сферические зерна цементита име­ют вид кружков не вполне правильной формы (рис. 19). Их наличие недопустимо, так как при сфероидизации уменьшается прочность и ускоряется процесс разруше­ния стали.

Сфероидизация цементита в стали может быть устра­нена посредством термической обработки, состоящей в нагреве до температуры, при которой произойдет пере­ход всего металла в гамма-структуру, и медленном охлаждении.

Чтобы избежать сфероидизации цементита при на­греве до высокой температуры, в сталь нужно вводить легирующие металлы, которые тормозят этот процесс, и не допускать наличия в стали добавок, ускоряющих распад перлита. В частности, жестко ограничивается со­держание в стали алюминия.

На первых электростанциях высокого давлення паропроводы изготовляли из стали, содержащей 0,5% молибдена. Лабораторная проверка свойств этой стали показала, что при нагреве примерно до 500° С она имеет высокую прочность. Однако прм длительном нагреве до температуры 490 — 5403С в молибденовой стали возни­кало постепенное изменение структуры перлита. В настоящее вре­мя для длительной работы при высокой температуре применяют хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые стали. Приме­нение же молебденовых сталей типа 16.М ограничено областью более низких температур.

Чрезмерный нагрев может вызвать не только сфе- роидизацию цементита в стали, но и другие изменения ее строения. Иногда наблюдается действительный «пере­жог» стальных деталей парового котла, т. е. соединение железа с кислородом. Окисление металла происходит медленно, если чрезмерно нагретая сталь омывается дымовыми газами, в которых содержание кислорода не­велико. В таких случаях разрушение металла возникает обычно не из-за его окисления, а вследствие потери ме­ханической прочности при высокой температуре. Если же чрезмерно нагретая сталь омывается воздухом, то разрушение 'Может произойти по причине превращения металла в окалину (рыхлые окислы железа).

Котел паропроизводителыюстью 20 т/ч работал при давлении 9 ат на промышленном предприятии. Уголь сжигался на механи­ческой цепной колосниковой решетке, по бокам которой были уста­новлены прямоугольные горизонтальные короба (панели), предохра­нявшие от прогорания кирпичную обмуровку в местах, где слой горящего топлива соприкасался с боковыми стенами топки. Панели охлаждались водой, которая поступала в них самотеком из бара­бана котла, частично испарялась и выходила по отводящим трубам в другой барабан. Обращенная в топку сторона панелей непрерыв­но омывалась воздухом, подававшимся под слой горящего угля.

Однажды водоподводящая труба панели была полностью за­бита шламом, вследствие чего поступление в панель воды прекра­тилось. Отводящая труба панели нагрелась до высокой температу­ры и разорвалась. Котел вышел из строя.

При осмотре оказалось, что обращенная в топку стенка пане­ли немного выпучилась. На ее .поверхности оказался слой рыхлой чешуйчатой окалины толщиной более 5 мм. Но под окалиной ме­талл не был поврежден и замены панели не потребовалось.