Практическое руководство компании НАЛКО по анализу причин повреждения котлов Nalco Chemical Company

Эрозия

Введение

Основных мест появления эрозии в котле четыре: сторона тонки, система до котла, система после котла и сторона воды и пара.

Механизмы процессов со стороны топки вызывают наибольшие по­вреждения, связанные с эрозий, и могут быть далее подразделены на эро­зию, связанную с обдувкой сажи, с воздействием пара и летучей золы, с со­ударением с угольными частицами и с падающим шлаком. Иногда серьез­ной эрозии подвергаются котлы с псевдоожижснным слоем и другие кот­лы специального назначения. Котлы, работающие на древесной стружке и багассе. часто подвергаются эрозии под действием таких загрязнителей, как песок и другие посторонние механические примеси, содержащиеся в то­почных газах. Подобные проблемы, связанные с эрозией на стороне топки, осложняют эксплуатацию мусоросжигательных печей. Поскольку механиз­мы, действующие со стороны топки, приводят к появлению основной час­ти связанных с эрозией повреждений, каждый из этих механизмов будет де­тально рассмотрен.

Эрозионное разрушение металла на поверхностях со стороны воды происходи т сравнительно редко. Однако иногда это случается. Неоднород­ности на внутренних поверхностях или посторонние предметы, оказавшие­ся внутри труб, могут нарушить поток воды, вызвав турбулентность и, как следствие, износ поверхности.

Система до котла ограничена главным образом системой питательной воды. В зонах после когда эрозия часто происходит в турбинах. Подверже­ны эрозии также и сопла горелок, трубы сдувки, трубопровод возврата конденсата и некоторые другие детали оборудования котла.

Эрозия от сажеобдувочного аппарата

Места, наиболее часто подвергающиеся эрозии

Как показывает термин эрозия от сажеобдувочного аппарата, повреж­дения оказываются в местах вблизи или на пути сброса из аппарата. Часто воздействию подвергаются трубы пароперегревателя. Обычные места по-

Вреждений это трубы вдоль пути потоков, создаваемых всасывающими са - жеобдувочиыми аппаратами, и особенно трубы, которые находятся ближе всего к стенным входам выдвижных воздуходувок. Другие места поврежде­ний это углы топки напротив обдувочных аппаратов. Часто жертвой эро­зии оказываются плиты в конвекционной секции, а также любые трубы, расположенные вблизи неисправных обдувочных аппаратов.

Общие сведения

Возможно, наиболее частой причиной эрозии в котлах становится воздей­ствие сажеобдувочного аппарата. Обычно при неправильном управлении аппаратом создаваемая в нем высокоскоростная струя пара или воздуха, несущая капельки водного конденсата, соударяется непосредственно с по­верхностью труб вместо прохождения между ними. Физическое истирание и ускоренное окисление вызывают разрушение металла. Разрушение может также ускорить соударение с топочной золой, которая увлекается высоко­скоростной струей пара, направленной на поверхность труб. Эрозионное утончение стенки часто ведет к разрыву труб (Рис. 17.1 и 17.2).

Важнейшие условия, способствующие эрозии

Эрозия от сажеобдувочных аппаратов связана с их неправильной центровкой при монтаже. Агрессивное воздействие ускоряет также унос водного конден­сата или летучей золы, попадающих в отходящие газы. Увеличение давления обдувки приводит к увеличению скорости газа, способствуя повреждениям захваченной летучей золой. Следовательно, наиболее частыми причинами разрушений становятся ошибки в центровке аппарата и в его эксплуатации.

Идентификация эрозии

Подвергшиеся эрозионному разрушению поверхности металла местами утончены и обычно образуют выравненные в продольном направлении плоские участки, ограниченные с обеих сторон краями нетронутого ме­талла. Если рассматривать поперечное сечение трубы, то труба выглядит как обструганная вдоль своей длины (Рис. 17.1 и 17.2). На ней будут при­сутствовать канавки и неровные следы воздействия, если в потоке газа

Поверхность металла имеет гладкий или слегка волнообразный внеш­ний вид. На поверхности может присутствовать тонкий темный слой ок­сида железа либо он будет полностью отсутствовать, если воздействие име­ло место недавно. Если воздействие происходило давно или же было пери­одическим (как это часто бывает с сажеобдувочными аппаратами), утон­ченную поверхность будут покрывать оксид и отложения. Однако слои ок­сида и отложений обычно более тонки, чем на соседних неповрежденных поверхностях. Более тщательное визуальное обследование утонченных по­верхностей часто позволяет обнаружить очень неглубокие волнообразные бороздки, прочно въевшиеся в поверхность металла (Рис. 17.3 и 17.4). Бо­роздки на поверхности будут направлены перпендикулярно потоку пара через поверхность.

Агрессивное е сажеобдувочного аппарата и продоли паратом, с уменьшением интенсивности по мере увеличения расстояния. Часто аппарат бывет неправильно центрирован, прочно закреплен в одном положении или вдувает пар с высокой влажностью из-за уноса воды.

На подвергшихся эрозии трубах с внутренним давлением вздутия обыч­но отсутствуют. Разрыв обычно бывает продольным, но может также сле­довать в направлении имеющихся на поверхности канавок. Края разруше­ния тонкие и неровные.

Предупреждение эрозионного разрушения

Для уменьшения вредных последствий эксплуатации сажеобдувочного ап­парата необходимо исключить ошибки в его работе, обеспечить его пра­вильное пространственное положение и выполнение им предусмотренных функций. Рекомендуется проводить периодическую проверку сопла и его коррсктровку. Исключить влагу во вдуваемом паре м тем соответствующего нагрева пара и свое из трубопроводов для подачи пара. Приме плавки и плазменного напыления позволит увеличить толщину стенок на поврежденных участках и этим продлить срок службы труб. Однако процсс - я покрытий могут несколько уменьшить теплопередачу в этих ie решают основную проблему.

:я у отверстия д:

Меры предосторожности

Повреждения, вызываемые сажсобдувочным аппаратом, могут походить на коррозию, вызываемую мазутной или угольной золой, а также на эро­зию под действием летучей золы. Если на утонченных стенках трубы при­сутствуют значительные отложения, повреждение могло быть вызвано кор­розией под действием мазутной или каменноугольной золы, даже если на этих трубах имеются другие характерные признаки эрозии. Особенно веро­ятна эрозия котлов, работающих на дровах, багассс и других отходах, по­скольку в продуктах сгорания могут быть песок, грязь и цементная пыль, уносимые отходящими газами. Агрессивное воздействие, вызванное увле­ченными частицами, напоминает воздействие сажеобдувочного аппарата. Правильная диагностика повреждения в этом случае требует, чтобы оно обязательно находилось на пути потока из аппарата.

Сопутствующие проблемы

См. также главу 9 («Коррозия под действием мазутной золы»), главу 10 («Коррозия под действием каменноугольной золы»), а также разделы дан­ной главы, озаглавленные «Подрезка паром из соседних поврежденных труб». «Эрозия под действием летучей золы», «Эрозия иод действием угольных частиц» и «Эрозия от падающего шлака».

Подрезка паром из соседних поврежденных труб Места наиболее вероятных повреждений

Общие сведения

Повреждение в результате выброса потоков, протекающих с высокой скоро­стью. обычно вызывает подрезку паром расположенных вблизи труб. Меха­низм потери металла по существу тот же самый, что и в случае влияния сажеоб­дувочного аппарата. Однако воздействие более локализовано, и разрушение происходит очень быстро.

Важнейшие условия, способствующие эрозии

Давление выбрасываемых потоков и близость подвергаемых их воздействию труб определяют потенциальную возможность появления разрушений. Ин­тенсивность разрушений увеличивается с повышением давления (следова­тельно, и температуры) и уменьшением расстояния от объектов разрушений.

Идентификация эрозии

Подвергшиеся разрушеню поверхности иногда напоминают поврежденные под действием сажеобдувочного аппарата (см. раздел, озаглавленный «Эрозия от сажеобдувочного аппарата»). Поверхности, находяшися в непо­средственной близости к поврежденным трубам, с высокой вероятностью приобретут некоторую волнистость с канавками (Рис. 17.5 и 17.6). Нерав­номерность разрушений растет с уменьшением расстояние до источника эрозии. На поверхностях, недавно подвергшихся эрозии, практически от­сутствуют оксиды и отложения. На них обычно образуются линзообразные углубления или бороздки, и они приобретают волнообразные очертания. Часто повреждения могут быть непосредственно связаны с разрушениями, наблюдаемыми на продолжении линии прямой видимости.

Предупреждение подрезки паром

Поскольку подрезка паром происходит в результате других непредсказуе­мых повреждений труб, а такие повреждения могут оказаться в любом месте котла, то практически невозможно принять или спланировать какие-либо конструк тивные меры ее предупреждения. Единственным способом борьбы с разрушениями может стать уменьшение вероятности других разрушений.

Меры предосторожности

Подрезка паром обычно вполне очевидна, поскольку она связана с другим или несколькими другими повреждениями. Однако такое повреждение ино­гда можно принять за повреждение под действием других видов эрозии со

Стороны топки, включая действие летучей золы, угольных частиц и падаю­щего шлака. Кроме того, после того как началась у течка из подрезанной паром трубы, вытекающие потоки из следующих поврежденных труб мо­гут изменить внешний вид находящегося поблизости повреждения, которое и было основной причиной эрозии (см. Пример 17.10).

Сопутствующие проблемы

См. также разделы данной главы, озаглавленные «Эрозия от сажеобдувоч­ного аппарата», «Эрозия под действием летучей золы». «Эрозия под дейст­вием угольных частиц» и «Эрозия от падающего шлака».

Эрозия под действием летучей золы

Места преимущественной эрозии

Повреждения данного вида часто происходят в экономайзере, пароперегре­вателе, промежуточном naponepci рсвагеле и трубах свода, хотя воздейст­вию могут быть подвергнуты и другие трубы. Поскольку эрозионная ак­тивность летучей золы обычно становится выше со снижением температу­ры частиц золы, ее воздействию чаше подвергаются экономайзеры. Облас­ти входа в промежуточные пароперегреватели часто подвергаются эрозии из-за высокой скорости топочных газов и создания в них завихрений. Зоны пароперегревателя, в которых происходит усиленное шлакообразование, являются наиболее проблемными, поскольку скорост ь газа в зауженных

Происходит образование каналов и завихрений, становится чувствитель­ным к этому виду эрозии. Эрозия обычно локализована и часто ограничи­вается зазорами между рядами труб, пучками труб и стенками коробов.

Общие сведения

Эрозия под действием летучей золы вызывается ударами частиц, содержа­щихся в движущихся с высокой скоростью топочных газах. Основными факторами, ускоряющими это действие, являются высокая скорость газов и большие количества абразивных компонентов в лстучей золе. Эти факторы ускоряют износ с увеличением кинетической энергии, приходящейся на удар, и с увеличением числа соударений в единицу времени на данной пло­щади. В Таблице 17.1 приведены максимальные проектные скорости топоч­ных газов для различных режимов сжигания или видов топлива.

Эрозия под действием летучей золы обычна для котлов с топками, осна­щенными механическими загрузчиками с верхней подачей топлива, при ко-

Ва золы. В таких котлах снизить содержание твердых частиц в i азах можно при помощи системы острого воздушного дутья. Горение в режиме с частич­ной взвссыо приводит к поступлению в поток топочных газов большего ко­личества твердых частиц, поэтому в данных случаях обычно применяют пы - лесборники. При неисправных сборниках повреждения увеличиваются.

Котлы, в которых сжигают топливо, загрязненное песком и грязью, на­пример древесную стружку, разрушаются от повреждений, аналогичных эрозии, вызываемой летучей золой.

Рение газового потока с поверхностью металла. Прямой удар летучей золы причиняет больший вред, чем скользящий. С увеличением температуры по­тери металла от эрозии уменьшаются, поскольку твердые частицы стано-

Эрозионнос воздействие зависит также от размеров, твердости и соста­ва твердых частиц. Частицы размером более 0,001 дюйма (0,025 мм), а так­же с высоким содержанием соединений алюминия и кремния, вызывают бо­лее интенсивную эрозию в связи с более высокой их твердостью и кинети-

Идентификация эрозии летучей золой

Рованных поверхностей. В некоторых случаях на поверхности остаются следы неравномерного потока и образуются канавки в результате завихре­ний вокруг кусков шлака, подвесок, кронштейнов и т. д. (Рис. 17.8). В экс­тремальных случаях может даже произойти разрушение. Эрозия может быть локализованной или обширной.

Отличить эрозию под действием летучей золы от других видов эрозии со стороны топки можно при наличии дополнительных данных.

Важную информацию для определения мест в котле, где может' проис­ходить эрозия, дают сведения о местах расположения дефлекторов, количе­ствах унесенной летучей золы и локальной скорости топочного газа. В зо­нах эрозионного износа слои оксидов и отложений со стороны топки обыч-

Коррозией под действием угольной или мазутной золы, при которой отло­жения и продукт ы коррозии накапливаются в больших количествах. Ника­кого химического воздействия, которого можно было бы ожидать при кор­розии на холодном конце, здесь нет. Когда разрушения уже произошли, они обычно имеют тонкие края. Более тщательный осмотр разрушенного участ ка часто позволяет обнаружить утончение наружной поверхности без следов перегрева и коррозии. Металлографическое исследование может выявить микроскопическую пластическую деформацию утонченных по­верхностей в результате их соударения с движущимися с высокой скоро-

Предупреждение эрозии

Для уменьшения эрозии под действием летучей золы необходим системный подход, который включает проверку правильности функционирования де­флекторов, пылссборников. прочности огнеупорных покрытий и прочие действия. В экстремальных условиях может потребоваться реконструкция котельного оборудования. Конечно, ограничить повреждения можно пу­тем уменьшения количества и скорост и летучей золы. В экстремальных слу­чаях может потребоваться переход на топливо, не образующее при горе­нии эрозионной золы. Высокие нагрузки и избыточный воздух увеличива­ют скорость топочных газов, а следовательно и эрозионное воздействие.

Образование шлаков способствует эрозии под действием летучей золы, вызывая каналироваиие движения газов и увеличивая завихрения. Соот­ветствующие добавки в топливо и обдувка сажи могут уменьшить шлако­
образование. Для более равномерного распределения топочных газов, а следовательно и летучей золы, используют дефлекторы. Однако там. где поток топочных газов проходит сквозь трубные пучки горизонтально, де­флекторы обычно отсутствуют. Для предотвращения попадания кусков шлака в горизонтальные трубные пучки используют специальные огражде­ния. В некоторых местах, где эрозия наиболее вероятна, с успехом можно применять экранирование и напыляемые металлические покрытия.

Меры предосторожности

Эрозия под действием летучей золы напоминает другие виды эрозионных разрушений, например эрозию, вызванную работой сажеобдувочного ап­парата, воздейст вием утечек из близлежащих труб, эрозию угольными ча­стицами, падающим шлаком, а также воздействием угольной и мазутной золы. Коррозию на холодном конце также можно принять за эрозию, вы­зываемую летучей золой. Для правильной диагностики повреждений важ­но определить наиболее вероятные места разрушений и хорошо знать рабо­ту котла.

Сопутствующие проблемы

См. выше раздел «Меры предосторожности».

Эрозия под действием угольных частиц Места преимущественной эрозии

Чаще всего данному виду эрозии подвергаются водоохлаждаемые трубы, ко­торые граничат с цилиндрической камерой сгорания с циклонными угольны­ми горелками. Не полностью сгоревшие частицы угля могут также ускорить эрозию, вызываемую летучей золой в пароперегревателях и экранных трубах. Такая эрозия обычна в котлах установок для производства энергосредств.

Общие сведения

Идентификация эрозии угольными частицами

В большинстве случаев диагност ика эрозии под действием угольных частиц очень проста. Повреждения очень похожи на действие летучей золы, но про­исходят у циклонной горелки или рядом с ней, разрушая огнеупорное или износозащитиос покрытие. Выявить поврежденные зоны и места разруше­ния огнеупорного покрытия обычно можно с помощью простого осмотра.

Предупреждение эрозии угольными частицами

Частые проверки и периодическое техническое обслуживание огнеупорного и износозащитного покрытия помогут исключить основные повреждения.

Меры предосторожности

Не все подвергнутые воздействию трубы требуют обязательной замены. Однако, после того как было обнаружено повреждение труб, их необходи­мо осмотреть для определения толщины стенок.

Сопутствующие проблемы

См. обсуждение в разделе «Эрозия под действием летучей золы» данной

Эрозия под действием падающего шлака Места повреждений

Общие сведения

Эрозию обычно вызывают частицы шлака, падающие сверху. Частицы ударяются о наклонные трубы, что и вызывает их износ. Если падают круп­ные куски шлака, они могут образовать в трубах вмятины и прогибы.

Важнейшие условия, способствующие эрозии падающим шлаком

Масштабы повреждений зависят от количества падающего шлака на еди­ницу площади и вероятное™ падения шлака. Образованию шлака благо­приятствуют топки с большими экранными площадями и низкими или вы - шлака с высоким содержанием натрия и хлора; имеющие низкие темпера­туры топочных газов; характеризующиеся цикличностью термических на­грузок и/или высокими температурами труб. В этих случаях шлак может легко обрушиваться.

Идентификация эрозии падающим шлаком

Эрозия под действием падающего шлака приводит к образованию гладких пятен на наклонных трубах. При ударах падающих с большой высоты крупных кусков шлака по поверхности труб на них могут образоваться вмятины и деформации. Микроскопическое исследование часто обнаружи­вает пластическую деформацию, сопровождающую повреждения.

Предупрежднение эрозии падающим шлаком

Уменьшение шлакообразования приводит к уменьшению указанных по­вреждений. Для этого может потребоваться переход на другой сорт угля.

Шлакообразования. Применение химических добавок к топливу может так­же снизить вероятность шлакообразования. Для продления срока службы труб рекомендованы конструктивные меры, в частности увеличение тол - шины труб в экранах и применение электродугового плакирования или из-

Меры предосторожности

Званную летучей золой, угольной пылью, работой сажеобдувочных аппара­тов и подрезкой паром. Однако для данного случая определяющим факто­ром служат большие площади повреждений на наклонных трубах вблизи зольных бункеров.

Сопутствующие проблемы.

См. обсуждение в разделе «Эрозия под действием летучей золы» данной

Эрозия систем до и после котла Места наиболее вероятной эрозии

Эрозии часто подвергаются детали насоса питательной воды, в частности крыльчатки, фитинги, клапаны и корпуса. Менее обычны эрозионные воз­действия на трубопроводы, трубные колена и детали сдувки.

Эрозия системы после котла преимущественно ограничивается турби­нами. Из-за высоких скоростей, характерных для работающей турбины, ее Детали часто страдают от эрозии. Лопатки турбины изнашиваются от уда­ров как твердых частиц, так и капелек попавшей в пар воды. Наиболее ча­сто от ударов капелек воды страдают лопатки последней ступени. Повреж - дсние трубопроводов из углеродистой стали могут происходить под дейст ­вием влажного пара, движущегося с большой скоростью, и вызванные им повреждения больше относятся к категории эрозионно-коррознонного воз­действия. Штоки клапанов, блоки сопел, диафрагмы и лопатки первых сту­пеней турбины обычно страдают от эрозии, вызванной т вердыми частица­ми оксидов, которые отслоились от стенок труб пароперегревателей, про­межуточных пароперегревателей, соединительных концов основного паро­провода и трубопроводов горячего подогрева.

Общие сведения

Эрозия - это разрушение металла, вызванное ударами твердых частиц или жидкости. Аг рессивное воздействие усиливается при турбулентном движе­нии жидкости с большими скоростями. Образованию струй и турбулентно­сти способствуют резкие изменения давления. К износу также приводят рез-

Дых частиц. Несмотря на кажущуюся простоту, процесс эрозии достаточно сложен. Причиной разрушения металла часто считают физическую дефор­мацию ловерхиости. Лишь после нее в деформированных зонах появляются сдвиги и разрушения под действием ударов частиц, вызывающих эрозию.

Факторы, определяющие скорость разрушения металла, связаны с ко­личеством, утлом соударения. скоростью и шютностыо частиц, вызываю­щих эрозию. Разрушение металла находится в строгой - зависимости от ки - нетттческой энергии частиц. Эрозионное повреждение можно грубо счи­тать обратно пропорциональным твердости сплава. В отсутствие значи­тельной коррозии, как правило, чем тверже сплав, тем более он будет ус­тойчив к эрозионному воздействию. Разрушение металла в сильнейшей сте­пени зависит от скорости частиц, вызывающих эрозию. Удвоение скорости может увеличить потери металла в 4 и более раз. Если частицы увлечены потоком, то их воздействие зависит также от массы, размеров отдельных частиц и распределения частиц по размерам.

Система питательной воды. Наибольшее эрозионное воздействие вызы­вают удары движущегося с высокими скоростями турбулентного потока воды. Увлеченные им частицы могут увеличить разрушение металла. Если газы смешиваются с жидкостью, более характерна кавитация (см. Главу 18 «Кавитация»), чем «простая» эрозия.

Турбина. Турбины подвергаются эрозии, вызванной ударами твердых частиц и капелек водного конденсата. Эрозию под действием твердых час­тиц вызывают оксиды, отслоившиеся главным образом от пароперегрева­телей, промежуточных пароперегревателей и основных паропроводов. Ок­сиды часто отслаиваются под действием переменных напряжений, связан­ных с переходными тепловыми процессами. Удары капелек водного кон­денсата вызывают износ лопаток последней ступени, а также дренажных линий и трубопроводов. Если жидкий конденсат имеет низкую величину рН, то более значительной становится эрозионно-коррозионное воздейст-

Идентификация эрозии

Система до котла. Эрозия, вызванная турбулентными потоками воды в на­сосах, обычно имеет вид плавных канавок, раковин и общего утончения (Рис. 17.9). Слой оксида на эродированных участках более тонкий или пол­ностью отсутствует, обычно имеет другой цвет и более гладкую текстуру поверхности, чем соседние участки, не подвергшиеся эрозии. Под каплей кислоты, нанесенной на углеродистую сталь, которая недавно подверга­лась эрозии, уже через нескольких секунд появляется блестящий металл (для поверхностей, на которых эрозия не происходила, появление чистого металла обычно требовало значительного времени). На поверхности часто

Если захвата твердых частиц потоками не происходило, тщательная ви­зуальная проверка не обнаружит отдельных царапин или вмятин. Обычно такие повреждения обнаруживаются только в тех случаях, когда жидкость увлекает значительное количество твердых частиц.

Система после котла. Эрозия, вызванная соударением капелек воды с ло-

Более заметен на передних кромках лопаток (Рис. 17.10). Эти кромки покры­ты тонкими поперечными зубцами и канавками (Рис. 17.11). На поверхности могут появиться конические выступы (Рис. 17.12). Часто эти выступы накло­нены, и их оси совпадают с направлением удара, поэтому выступы обычно присутствуют на передних кромках лопаток и гораздо менее мног очисленны или полностью отсутствуют на задних плоскостях лопаток. Подобные кони­ческие выступы могут появиться на повехности из углеродистой стали, на­пример на поверхности дренажного трубопровода турбины (Рис. 17,13).

Повреждения, вызванные эрозией под действием твердых частиц, при­водят к разрывам и появлению микровмятин в передних кромках лопаток. Бороздки и наклонные конусы обычно отсутствуют. На кромках часто об­разуются зазубрины.

Предупреждение эрозии

Для уменьшения разрушений необходимо исключить присутствие эрозион­ных веществ, уменьшить их кинетическую энергию, экранировать поверх­ности или заменить сплавы более стойкими к эрозии. Если насосы, клапа­ны и трубопроводы имеют необходимые размеры и конструкцию и эксплу­атируются правильно, то их эрозия происходит редко. Эрозия турбины мо­жет стать причиной гораздо более трудно устранимых проблем.

Отслаивание магнетита с поверхности труб пароперегревателей, нагрева­телей и паропроводов (см. главу 1 «Отложения из воды и пара») становятся основной причиной эрозии в турбинах под влиянием твердых частиц. Про­цесс отслаивания замедляется при снижении термических напряжений в тру­бах и температуры труб. Если система труб пароперегревателя и помежуточ-

Ного пароперегревателя стара, вероятнее всего, что в трубах будут присутст­вовать значительные количества оксидов, образовавшихся в результате тер­мических процессов. Для удаления толстых слоев оксидов может потребо­ваться замена труб или их химическая очистка. Фильтры на входе в турбину и экранирующие устройства должны постоянно проходить ремонт.

Сплавы, используемые для изготовления лопаток турбин и широко из­вестные во всем мире, представляют собой хромистые нержавеющие стали. Однако все большее распространение находят сплавы на основе кобальта, титана, а также специальные запатентованные металлические сплавы. На последних ступенях турбины применяют щитки для защиты от эрозии, из-

Эрозиоппые потери металла усиливаются коррозией. Почти все метал-

Лы при контакте с паром или водой в той или иной степени подвергаются действию коррозии. Следовательно, любые эрозионные процессы в системе котла, содержащей воду или пар, становятся эрозионно-коррозионными. Только в том случае, когда коррозия оказывает относительно небольшое влияние на процесс разрушения металла, этот процесс можно назвать эро­зионным. Если эрозия доминирует, химические ингибиторы обычно мало эффективны для уменьшения агрессивного воздействия. Если же коррозия значительна, то применение ингибиторов и/или модификаторов рН может оказаться весьма успешным.

Меры предосторожности

С эрозией тесно связана кавитация. Повреждения от нес происходят под действием высокоскоростных турбулентных потоков жидкостей. Повреж­дения от кавитации могут на первый взгляд быть похожи на эрозию, вы­званную твердыми частицами. Однако кавитация не происходит в паровых линиях, и вероятность образования плавных волнистых или покрытых ка­навками поверхностей под се воздействием невелика.

Коррозия иод действием концентрированной хслатной добавки значи­тельно увеличивается с ростом скорости потока. Образовавшиеся канавки и общее ут ончение, вызванные хелатной коррозией, очень напоминают дейст­вие эрозии. Хелатиая коррозия в трубопроводах для питательной воды, в паросборниках и трубах парогенераторов часто принимают за эрозию.

Сопутствующие проблемы

См. также главу 5 («Хелатиая коррозия»), г лаву 18 («Кавитация)» н раздел данной главы, озаглавленный «Эрозия под действием падающего шлака».

Эрозия со стороны воды и пара

Эрозия в трубах, охлаждаемых водой и паром, происходит очень редко. Из­нос возникает гам. где движению потока препятствуют посторонние объек­ты, скопления накипи и т. д. Однако прежде, чем эрозия сможет привести к серьезным повреждениям, разрушения иногда происходят в результате та­ких сопутствующих явлений, как перегрев (см. пример из практики 17.4).

Промышленность: Установка для производства энергосредств

Местоположение образца: Пароперегреватель

Ориентация образца: Вертикальная

Срок службы, годы: 5

Программа водообработки: Координированная фосфатная

Давление в барабане: 2400 фунт/кв. дюйм (16,5 МПа)

Характеристики труб: Наружный диаметр 2.5 дюйма (64 мм), SA-213

Топливо: Пылевидный уголь

Ряд аварий труб пароперегревателя происходил после массовой замены труб. У ближних труб с дефектами изготовления были обнаружены глубокие сквозные гре­шны. Эти трещины появились □ ходе эксплуатации, вызвав подрезку паром соседних труб (рис. 17.5).

Следует отметить, что повреждения, подобные указанному, возникли почти 2 года назад и фактически по той же причине. Несмотря на замену значительного чис­ла труб, некоторые дефектные трубы не были обнаружены. Трубы, имеющие глубо­кие трещины, оставались в работе в течение почти двух лет. прежде чем возникли новые повреждения. Когда эти дефектные трубы в конце концов разрушились, про­изошла серьезная подрезка паром соседних труб.

ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ 17.2

Промышленность: Установка по производству энергосредств

Местоположение образца: Подвеска первичного пароперегревателя

Ориентация образца: вертикальная подвесная

Срок службы, годы: 25

Программа водообработки: Координированная фосфатная

Давление в барабане: 1800 фунт/кв. дюйм (12,4 МПа)

Характеристики труб: Наружный диаметр 2 3/8 дюйма (60 мм)

Топливо: Каменный уголь

Труба пароперегревателя подверглась разрушению у подвесного U-образного коле - па. Разрушение произошло в результате коррозионно-усталостного растрескивания. Утечка была относительно небольшой - пока не были подрезаны паром противопо­ложные опоры (Рис. 17.6). Из-за возникших в результате цепной реакции подрезок паром потребовалась замена большего числа труб, чем эго пришлось бы сделать из - за коррозионной усталости.

Промышленность: Целлюлозно-бумажная

Местоположение образца: U-образное колено пароперегревателя

Ориентация образца: Вертикальная

Срок службы: 10 месяцев

Программа водообработки: Фосфатная

Давление в барабане: 570 фунт/кв. дюйм (3,9 МПа|

Характеристики труб: Наружный диаметр 1,5 дюйма (38 мм)

Средство обогрева: Черный щелок

Промышленность: Установка для производства энергосредств

Местоположение образца: Угловая труба в топочном экране

Ориентация образца: Вертикальная

Срок службы, годы: 1 9

Программа водообработки: Координированная фосфатная

Давление в барабане: 2250 фунт/кв. дюйм (15,5 МПа)

Характеристики труб: Наружный диаметр 3 дюйма (76 мм)

Топливо: Пылеобразный уголь

Разрыв произошел в ремонтном сварном шве. Сварка была выполнена для увеличе­ния толщины стенки на 50% по сравнению с первоначальной толщиной и имела це­лью восстановление разрушенного металла на поверхности трубы со стороны топки, Разрушение металла было вызвано эрозией гтод действием летучей золы, содержа­щейся в топочных тазах. В стенку трубы были врезаны глубокие канавки (Рис. I7.8).

В котельной системе ранее происходило усиленное шлакообразование. Высокое содержание твердых частиц и диоксида кремния в топливе усилило агрессивное воз-

ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ 17.6________________________________

Промышленность: Целлюлозно-бумажная

Местоположение образца: Секция высокого давления конденсационной

Турбины, последний ряд, конденсационная секция Ориентация образца: Горизонтальный вал турбины

Программа водообработки: Хелатная

Давление в барабане: Турбина мощностью 45 МВт, 3600 об/мин, 830°Ф (450°С). перегретый пар

Ках образовались бороздки и канавки (Рис. 17.11). Эрозия была вызвана высокоско-

Р°06ратнын клапан на линии отбора пара (65 фунт/кв. дюйма или 0.45 МПа) по­сле срабатывания неправильно сел в свое седло. Пар из коллектора под давлением 65 фунт/дюйм (0,45 М Па) проник в турбину (работающую в условиях вакуума). Ско­рость турбины увеличилась до 5000 об/мни (проектная мощность 3600 об/мин), по­ка турбина не была отключена вручную.

J