Паровые котлы ТЭС

Контроль за металлом в эксплуатации

Выше отмечалось, что под воздействием высоких температур свойства сталей ухудшаются. Поэтому не­обходим систематический контроль состояния металла, работающего в условиях ползучести (при температуре пара более 450°С). Контролю подлежат трубопроводы, коллекторы, змеевики поверхностей нагрева пароперегре­вателя, фланцевые соединения и другие элементы. Все места измерения снабжаются надежной тепловой изоля­цией с такой же теплопроводностью, какую имеет и теп­ловая изоляция на остальных участках паропровода или коллектора.

Для контроля ползучести и проверки изменения структуры и механических свойств металла на главных паропроводах вблизи котла в легкодоступном месте пре­дусматривают контрольные участки длиной около 4,5 м (см. рис. 25.3). Контрольные участки паропроводов из перлитной и ферритно-мартенситной стали имеют бо­бышки, на которых контролируется ползучесть по изме­нению диаметра. На паропроводах, выполненных из аустенитной стали, бобышки не устанавливают и оста­точную деформацию проверяют непосредственно на тру­бах с помощью микрометров. Из контрольного участка 1 раз в 3 года вырезается образец для производства механических и металлографических испытаний, химиче­ского и.,карбидного анализа основного металла и свар­ных соединений (рис. 25.4). Кроме контрольных участ­ков, бобышки привариваются в двух взаимно перпенди-

Кулярных диаметрах на прямых участках паропроводов, имеющих длину более 1,5 м. Для того, чтобы исключить влияние температуры, все измерения выполняются при остывшем металле до температуры ниже 50°С. Анало­гично контролируется ползучесть коллекторов. Для пре­дупреждения аварийных остановов котла систематиче­ски контролируют ползучесть также змеевиков паропе­регревателей с помощью скоб.

Метод контрольных участков имеет тот недостаток, что вырезка их трудоемка и требует последующей за­варки вырезаемого образца. Основной же недостаток состоит в том, что изменение свойств металла контроль­ного участка не характеризует изменений свойств всех остальных труб, в связи с чем необходим потрубный контроль.

Разработаны эффективные безобразцовые методы потрубного контроля, не требующие вырезки образцов из труб, что делает эти методы особенно ценными. Для контроля микроструктуры непосредственно на трубах применяют переносные металлмикроскопы, снабженные фотоаппаратами и укрепляемые на трубе. Подлежащую исследованию поверхность необходимо подготовить, отшлифовать и отполировать. Шлиф подготавливают пневматической или электрической бормашинкой набо­ром шлифовочных и полировочных дисков.

Все шире в практику контроля металла на электро­станциях внедряют безобразцовые методы механических испытаний. Основаны они на том, что между твердостью, определяемой вдавливанием, и основными механически­ми свойствами при растяжении имеется устойчивая за­висимость.

Широкое распространение получили разработанные в МЭИ методы и приборы определения механических свойств по твердости. Согласно этим методам характери­стики прочности 00,2 (предел текучести) и СГв (предел прочности) определяют соответственно по твердости на пределе текучести Но,2 и по твердости по Бринеллю Нв. Значение #о,2 определяют по отношению нагрузки вдав­ливания Р0,2 (нагрузка вдавливания 2450 Н) к поверх­ности отпечатки М при достижении остаточной дефор­мации 0,2% (ГОСТ 22762-77). При диаметре вдавливае­мого шарика 10 мм остаточная деформация 0,2% дости­гается при диаметре отпечатка 0,9 мм, Af = 0,6 мм2. Пре­дел прочности 0В определяют измерением твердости по Бринеллю, найденной по результатам вдавливания ша­рика диаметром 2,5 мм под нагрузкой 1840 Н (ГОСТ 22761-77).

Характеристика пластичности 0/о (относительное

Удлинение при растяжении пятикратного образца l/d — = 5) н Ї (поперечное сужение) определяются соответ­ственно:

2ов+а0>2

Где А — площадь под диаграммой растяжения образца до разрыва, см2; — по результатам испытаний мате­риала на твердость по Бринеллю с использованием част­ных зависимостей.

Безобразцовые методы контроля качества металла удобны в эксплуатации, но точность их несколько ниже прямых методов с применением образцов.

Тепловые расширения паропроводов, обычно имею­щих сложную пространственную систему, в эксплуата­ции вызывают перераспределение нагрузок на опоры и потому могут привести к чрезмерным напряжениям в отдельных участках паропровода. Для контроля рас­ширения трубопроводов, работающих при температуре более 300°С, служат реперные указатели.

[1] В дальнейшем условно размерности удельных объемов и энтальпий будут относиться к 1 кг топлива.

[2] Далее условно размерность величин будет при­водиться только на I кг твердого и жидкого топлива.

[3] В литературе равнозначный термин — точка за­кипания.

[4] При подаче всей питательной воды на барбо - тажное паропромывочное устройство (см. § 15.4) недо­грев до кипения ликвидируется за счет конденсации ча­сти барботнруклцего пара.

[5] При значениях рН, характерных для водных ре­жимов ТЭС и АЭС (см. гл. 15),

[6] По условиям получения чистого пара,

[7] В дальнейшем для сокращения водно-химический режим будем называть водным режимом, понимая при этом протекание н химических процессов.

/іиная Ц)

Рис. 18.19. Схемы регулирования перегрева пара двумя впрысками по тракту пароперегревателя (а) и тремя впрысками (б).

/ — конденсатор; 2 — барабан; 3 — радиационный (настенный) пароперегреватель; 4 н 16 — радиационные потолочные паропе­регреватели; 5, 7, 17 и 19 — ширмы; 6, 9, 15, 18 п 22 — впрыски­вающие пароохладители; 8, Ю 21 и 23 — конвективные ступени пароперегревателей; 11 — экономайзер; /2—НРЧ; 13 — СРЧ; 14 — ВРЧ; 20 — ППТО (см. рнс. 18.20); /, II и /// — линии впрысков.

Для стабилизации температуры пара в обоих пароперегревателях при снижении нагрузки целесообразно отнять избыточную теплоту от свежего пара и передать его вторично-перегре­тому пару. Для этого используют ППТО, спо­собствующие перераспределению теплоты, пе­редаваемой радиацией и конвекцией.

Секция ППТО состоит из системы 10—20 трубок диаметром 25—35 мм, помещенных в коллектор диа­метром 300—400 мм (рис. 18.20). Для лучшей ком-

[9] Более подробно процессы при нестационарных режимах и их математическое описание для котлов различных типов рассматриваются в [65, 68 и др.].