Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

МЕЖКРИСТАЛЛ ИТНАЯ КОРРОЗИЯ

Межкристаллитная коррозия появляется в виде хруп­ких межзеренных разрушений — трещин в заклепочных швах, развальцованных концах кипятильных, экранных труб и в металле барабана при наличии следующих одно­временно действующих факторов: мест глубокого упарива­ния котловой воды, т. е. неплотностей вальцованных соеди­нений; присутствия в котловой воде свободного едкого натра, упариваемого в неплотностях до агрессивных кон­центраций NaOH (4—10%); существования высоких рас­тягивающих напряжений, близких к пределу текучести.

, В - современных цельносварных котлах высокого давле­ния указанные факторы отсутствуют, значит, этот вид кор­розии металла экранных труб не проявляется.

Отличительной особенностью межкристаллитной корро­зии является распространение начальных мелких трещин по границам кристаллов — зерен металла.

Другим признаком межкристаллитной коррозии являет­ся бездеформационный или хрупкий по внешнему виду из­лома характер разрушений.

Поврежденный элемент котла до разрушения не меняет своей формы. Вместе с тем металл даже вблизи самой трещины сохраняет пластичность и несколько отличающие­ся от первоначальных прочность и текучесть. Трещины, как правило, имеют сильно разветвленный характер.

Постепенно разрастаясь, трещины в местах поврежде­ний переходят в транскристаллитные. При транскристал - литной коррозии трещины проходят через зерна металла. Крупные трещины являются в основном транскристаллит - ными, т. е. проходят по кристаллитам, что объясняется дальнейшей концентрацией механических напряжений в зо­не повреждений. Разрушение ускоряется и захватывает все сечение заклепок — отлетают головки накладок заклепоч­ного шва, стенки барабана — откалывается иногда кусок накладки, завальцованной трубы — образуются сквозные кольцевые трещины, стенки барабана — образуются трещи­ны в мостиках между отверстиями трубной доски барабана.

Эти трещины располагаются всегда в направлении, перпен­дикулярном растягивающим напряжениям. Скорость их распространения может быть велика, причем общая корро­зия оказывается незначительной.

Развитие трещин межкристаллитной коррозии начина* ется в наружном слое металла заклепок или трубы и стен­ки барабана, непосредственно примыкающем к заклепочно­му или вальцованному соединению. Коррозия протекает с некоторым ускорением. В начальный период разрушение металла происходит очень медленно, а затем с течением времени скорость его резко возрастает и может принять катастрофические размеры. В практике эксплуатации из­вестны случаи, когда этот процесс заканчивался взрывом котла.

На котлах низкого и среднего давления, длительно ра­ботавших на накипном режиме, после организации Na-Ka-. тионирования воды и перевода на безнакипный режим с относительной высокой щелочностью котловой воды через один-два года обнаруживались трещины межкристаллит­ной коррозии. С другой стороны, исследования показали, что у большинства даже сильно изношенных котлов на ряде электростанций с длительностью работы до 40 лет, но работающих на накипном режиме, трещин неразрушаю - щими методами не выявлено.

На большинстве котлов в результате ■ протекания меж­кристаллитной коррозии пострадали нижние барабаны и лишь некоторые — верхние, задние, в которые произво­дится подача питательной воды. Это происходит в резуль­тате частых растолок и остановов и сильно меняющейся нагрузки котла. • '

За последние годы проведен ряд исследований, характе­ризующих влияние на межкристаллитную коррозию соста­ва металла и способа его термической и механической об­работки. Наибольшее число аварий, происшедших вследст­вие хрупких разрушений металла, наблюдалось в котлах из стали с содержанием углерода ниже 0,15 %. Низколеги­рованные стали являются более устойчивыми к трещино - образованию, чем обычная малоуглеродистая сталь. Отно­сительно высокую устойчивость имеет сталь с присадкой молибдена. Вместе с тем следует отметить, что из числа низколегированных сталей повышенной прочности стали 16ГНМ и 22К обладают повышенной склонностью к корро­зионному растрескиванию под действием коррозионной среды и механических напряжений по сравнению со сталя - ми нормального класса прочности (12ХМФ, 12МХ, 15МХ и др.).

Коррозионному растрескиванию на электростанциях мо­гут подвергаться элементы, изготовленные как из аустенит- ных сталей (входные змеевики пароперегревателя и паро­проводы блочных ТЭС, арматура и т. д.), так и из перлит­ных, особенно сталей 16ГНМ и 22К (барабаны котлов, выходные штуцера и т. д.).

Считается, что стали, успокоенные алюминием и полно­стью раскисленные, содержат мало оксидов по границам зерен, которые могли бы растворяться в щелочи и тем са­мым способствовать образованию трещин. Поэтому рас­кисленные, т. е. нестареющие, стали менее подвержены рас­трескиванию.

Исследования случаев межкристаллитной коррозии ме­талла котлов высокого давления, проведенные ВТИ и Союз - техэнерго, показали, что процесс образования трещин име­ет следующие характерные особенности [36]:

А) межкристаллитная коррозия металла в котлах высо­кого давления протекает со значительно большей интенсив­ностью, чем в котлах среднего давления. Об этом свиде­тельствуют факты выхода из строя котлов высокого давле­ния из-за подобных разрушений металла за более короткий период их эксплуатации, чем котлов низкого и среднего давления;

Б) разрушения металла в котлах высокого давления происходят при сравнительно невысокой относительной щелочности котловой воды. Поэтому с точки зрения предотвращения межкристаллитной коррозии к водному режиму должны быть предъявлены более жесткие требо­вания.

В настоящее время большое внимание уделяется термо­обработке и приданию котельному металлу соответствую­щей структуры для снижения его склонности к образова­нию трещин. В результате термообработки достигается уменьшение внутренних напряжений в металле.

Для снижения склонности аустенитиой стали к межкри­сталлитной коррозии структуру стали стабилизируют тита­ном или ниобием. Чтобы избежать таких поражений, пере­греватели из аустенитной стали стремятся выполнить полностью дренируемыми. Для устранения вредного влия­ния наклепа гибы труб поверхностей нагрева из аустеиит - ных сталей подвергают аустенизации — нагреву до 1050— 1200 °С с охлаждением на воздухе.

Для предупреждения межкристаллитной коррозии ме­талла паровых котлов относительная щелочность котловой воды у них должна поддерживаться не выше 20 %. В кот­лах со сварными барабанами можно допускать более высо­кую относительную щелочность котловой воды при условии принятия мер по предупреждению межкристаллитной кор­розии металла. Выбор и осуществление метода пассивации металла производится химическим цехом предприятия или наладочной организацией.

Если не уделяется должного внимания профилактике коррозии, часто возникают аварии из-за коррозионного по­вреждения элементов котлов.

Классификация способов предупреждения коррозии ме­талла котлов показана в табл. 10.2.