Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Дефекты изготовления, монтажа или ремонта пароперегревателей

Повреждения змеевиков перегревателей вызываются также дефектами изготовления, монтажа или ремонта. Де­фектами изготовления трубок являются трещины, плены, закаты, разностепенность и т. п. При монтаже или замене трубок во время ремонта используют иногда вместо леги­рованных сталей углеродистые или легированные другой марки. Ошибочно установленные трубы несоответствующей марки стали, попадая в условия высоких температур, раз­рушаются.

Поэтому следует внимательно проверять по сертифика­там заводов-поставщиков марку стали труб перед уста­новкой их на место. После монтажа или ремонта встреча­ются повреждения перегревателей из-за наличия посторон­них предметов в коллекторах и трубах перегревателя.

Основной причиной пережога труб перегревателя одно­го из котлов после монтажа является забивание их оксида­ми железа, образовавшимися при длительном хранении труб перегревателя на открытом складе.

Повреждения перегревателей происходят также из-за плохого ремонта: неудовлетворительной сварки труб (не- правильная стыковка концов труб; некачественные элект­роды или присадочный материал, непровар швов и т. п.); некачественной развальцовки труб (недовальцовка, пере­вальцовка, плохая подготовка концов труб и очков для них в коллекторах); применения несоответствующих труб для замены дефектных змеевиков, а также корродирован­ных труб и др.

Дефекты вальцовки и отбортовки концов труб перегре­вателя могут быть причиной вытягивания и вырывания их из гнезд. Такие же повреждения имеют место при непра­вильном (чрезмерно жестком) распределении змеевиков, затрудняющем тепловые расширения труб.

Надежность работы перегревателей из аустенитных сталей

Первые исследования аустенитных сталей на котлах сверхвысоких параметров пара были проведены на Чере - петской ГРЭС.

Гибы первых пароперегревателей паровых котлов, на которых были применены трубы из аустенитных сталей, не проходили аустенизации. Пароперегреватели котлов, изго­товленные из стали 15ХМ, состоят из трех ступеней: радиа­ционный настенный перегреватель составляет 6,9 % всей его поверхности, ширмовый (ленточный) перегреватель — 21,1 % и конвективный перегреватель — 70%. Последний выполнен в виде двух пакетов — холодного из стали 15ХМ и горячего из аустенитной хромоникелевой стали 1Х18Н12Т и 1Х14Н12В2М (ЭИ257).

За период эксплуатации котлов JVb 1—3 в аустенитных пакетах перегревателей имелось большое количество повреждений [14], в'ОСНОВ­НОМ это были кольцевые трещины в сварных швах, продольные и по­перечные трещины в гибах змеевиков (табл. 5.4).

Основное количество повреждений происходило на гибах змееви­ков из-за наклепа металла в результате гиба труб на заводе в холод­ном состоянии; повреждения имели вид кольцевых трещин в сварных соединениях, продольных и поперечных трещин в гибах. Трубы 0 32Х Х5,5 мм подвергались гибу с радиусом 55 мм, при этом наружные волокна получил вытяжку примерно на 29 % [28]. При температуре металла труб около 600 °С наклепанная сталь переходит в хрупкое состояние и под действием температурных напряжений и внутреннего давления появляются трещины.

Для предотвращения повреждений была проведена аустенизация гибов, которая помогла устранить остаточные напряжения, и аварии, вызванные разрушением гибов, прекратились.

Повреждения перегревателей, изготовленных из стали 11Х18Н12Т, на прямых участках труб явились следствием ползучести металла (табл. 5.5).

В местах разрыва диаметр труб увеличился от 32 до 40 мм. Со­поставление времени работы до разрушения с данными испытаний об­разцов на длительную прочность при 650 и 700 °С показало, .что наблю-

11—640

Даемая деформация металла труб за время эксплуатации от 15 до 30 тыс. ч могла развиться только при температурах стсики в преде­лах 650—660 °С [21], что превышает расчетную температуру (633 °С),

В целях повышения надежности и снижения аварийности темпера­тура пара снижена до 550—555 °С.

Следует отметить, что разрушению подвергались трубы с мелко­зернистой структурой, ибо этот металл склонен к распаду при высоких температурах. Металл с крупнозернистой структурой при тех же тем­пературах не имел следов деформации.

Хромоникелевые аустенитные стали типа ЭИ257 склонны к меж - кристаллитной коррозии в случаях присутствия слабых растворов элек­тролитов, к числу которых относится конденсат пара.

В период останова котла, а также после гидравлического испыта­ния в нижних коленах вертикальных змеевиков скопляется часть кон­денсата, что может явиться причиной межкристаллитного растрескива­ния металла. Замеры температур в нижних гибах змеевиков [28] по­казали, что в начальный период растопки котла температура металла равна температуре насыщения и такое условие сохраняется длитель­ное время (в опытах — до 4 ч). Значит, все это время нижние гибы еще залиты водой, а выпаривание идет медленно. После происходит быстрое нарастание температуры стенки, и через 15 мин разность тем­пературы стенки и температуры насыщения достигает 120 °С — это сви­детельствует о полном выпаривании воды, что создает условия для охлаждения паром всех змеевиков. Резкая смена температур приво* дит к кратковременным и большим температурным напряжениям в ме­талле, что также способствует ускорению межкристаллитной коррозии аустенитных сталей и в конечном счете — его разрушению.

Наиболее часто встречающиеся характерные неполадки в работе пароперегревателя и меры устранений их приведе­ны в табл. 5.6.