Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
СТАНДАРТЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕМЕНТОВ ТРУБНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВ А, КОЛЛЕКТОРЫ!
И ТРУБОПРОВОДЫ В ПРЕДЕЛАХ КОТЛА *
Поверхностью нагрева стационарного котла в соответствии с ГОСТ 23172-78 называется элемент котла, необходимый для передачи теплоты рабочей среде или воздуху. В соответствии с указанным стандартом барабан котла, коллекторы, опускные, отводящие, подвесные, перепускные и продувочные трубы, а также сепарационные устройства, внутрибарабанные и выносные циклоны, пароохладители и теплообменники составляют самостоятельные элементы котла и термином «поверхность нагрева» не объединяются.
Материалы для изготовления поверхностей нагрева выбираются разработчиками с учетом параметров внутренней и внешней сред в зависимости от условий их работы.
Трубы и змеевики паровых котлов изготавливаются из углеродистой, легированной, высоколегированной хромистой и высоколегированной хромоникелевой аустенитной сталей.
Легированная сталь — сталь, содержащая элементы, специально вводимые в определенных количествах для придания ей требуемых структуры и свойств. Легированные стали классифицируют по нескольким признакам: по содержанию легирующих элементов, по числу компонентов, по микроструктуре и по назначению.
В зависимости от содержания легирующих элементов стали делятся на три группы: низколегированные, содержащие менее 2,5 % легирующих добавок; среднелегирован - ные, содержащие менее 2,5 % и от 2,5 до 10 % легирующих добавок; высоколегированные, содержащие более 10 % легирующих добавок.
Компонентами углеродистой стали являются железо и углерод. В легированной стали кроме железа и углерода содержатся еще и легирующие элементы.
В состав сталей 12Х11В2МФ и І2Х18Н12Т введен в большом количестве хром (в первую ~ 11 %, во вторую ~ 18 %).
Хром придает этим сталям высокую коррозионную стойкость.
Вольфрам, ванадий и молибден повышают жаропрочность стали 12Х11В2МФ. Никель, введенный в состав стали 12Х18Н12Т, позволяет получить высокие технологические свойства: сталь хорошо сваривается, обладает хорошей деформационной способностью вследствие высокой пластичности. Титан играет роль стабилизирующей добавки, делающей более стойкой структуру стали, и предотвращает склонность стали к коррозионному растрескиванию.
Обе нержавеющие стали работают при высоких температурах или в контакте с агрессивными средами. Основное назначение легирования — повышение жаропрочности и жаростойкости стали.
Жаропрочность — это способность металла противостоять механическим нагрузкам при высоких температурах. Жаропрочность определяется прочностными свойствами, получаемыми при кратковременных испытаниях на растяжение, а также сопротивляемостью ползучести и длительной прочностью материалов.
Жаростойкость — это способность металла сопротивляться окалинообразованию при высоких температурах.
Трубные элементы паровых котлов изготавливаются из труб, поставляемых по ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8733-87, ТУ 14-3-460-75 и ТУ 14-3-190-73.
Химический состав, механические свойства, а также результаты технологических испытаний и металлографических исследований труб должны отвечать требованиям указанных стандартов и технических условий. 4
При заказе труб по ТУ 14-3-190-73 необходимо руководствоваться следующим: партия должна состоять из труб, изготовленных из стали одной плавки; при механических испытаниях труб должен определяться предел текучести; для труб с толщиной стенки 12 мм и более обязательны определение относительного сужения ударной вязкости и контроль макроструктуры; трубы диаметром до 114 мм включительно должны подвергаться испытанию на сплющивание; применение труб, изготовляемых из слитка, не допускается.
Стальные бесшовные горячекатаные трубы поставляются по ГОСТ 8731-87, а стальные бесшовные холоднотянутые, теплотянутые, холоднокатаные и теплокатаные трубы из углеродистой и низколегированных сталей — по ГОСТ 8733-87,
Трубы из углеродистой стали могут поставляться без термической обработки, если температура конца проката не ниже 850—875 °С. В случае, если температура была ниже или труба проходила прокатку или волочение в холодном состоянии, обязательна термическая обработка. Все трубы из легированных сталей подвергаются термической обработке, режим которой указывается в технических условиях на трубы.
По ТУ 14-3-460-75 поставляются бесшовные трубы для котлов и трубопроводов высокого и сверхкритического давления. Трубы изготавливаются из катаной, кованой, ободранной, сверленой или несверленой заготовок из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей 20, 15ГС, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 12Х11В2МФ и 12Х18Н12Т.
Стали для труб должны выплавляться в электрических или мартеновских печах с применением обработки жидким синтетическим шлаком в ковше.
По ТУ 14-3-460-75 изготавливают горячекатаные трубы с наружным диаметром от 57 до 465 мм и толщиной стенки от 3,5 до 60 мм, а также холоднокатаные и теплокатаные трубы с наружным диаметром от 10 до 108 мм и толщиной стенки от 2 до 13 мм.
Химический состав металла труб должен удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 4.1.
Контроль качества термической обработки труб из сталей 12Х1МФ, 15Х1М1Ф и 12Х2МФСР производится по эталонам шкал, прилагаемым к ТУ 14-3-460-75. Размер зерен
|
Таблица 4.1. Химический состав металла
|
|
* Сталь 12Х2МФСР содержит 0,002—0,005 % бора. ** Сталь 12Х18Н12Т содержит добавку титана в количестве от (С—0,02)-5 до |
Металла труб из стали 12Х18Н12Т должен быть в пределах от 3 до 7 баллов (по ГОСТ 5639-82).
Для обозначения марок легирующих сталей используется буквенно-цифровая система. Каждый легирующий элемент обозначается прописной буквой:
Марганец — Г Кремний — С Хром — X Никель — Н Молибден — М
Вольфрам — В Ванадий — Ф Титан — T Алюминий — Ю Медь — Д
Ниобий — Б Кобальт — К Бор —Р Фосфор — П Цирконий — Ц
Цифры, следующие за буквой, указывают примерное содержание легирующих элементов в процентах. Если в стали содержится менее 1 % легирующего элемента, то цифра не ставится. При содержании легирующего элемента от 1 до 2 % после буквы ставят цифру 1. Двухзначное число в начале марки стали обозначает содержание углерода в сотых долях процента.
В хромомолибденованадиевой стали 12Х1МФ содержится около 0,12% углерода, 1,1% хрома, 0,3% молибдена и 0,2 % ванадия.
Установлено, что имеющаяся в стали добавка ванадия препятствует разупрочняющим процессам и прежде всего тормозит нежелательное перераспределение атомов молибдена при высокой температуре. Кроме того, частицы карбида ванадия препятствуют внутрикристаллитным перемещениям, благодаря чему скорость ползучести у стали 12Х1МФ оказывается меньшей, чем у применявшихся до нее марок стали 12МХ, 15ХМ и др.
|
Труб, поставляемых по ТУ 14-3-460-75 Элементов, %
|
|
0,70 %, где С — содержание углерода, %. |
|
Таблица 4.2. Предельные температуры труб поверхностей нагрева, коллекторов и трубопроводов в пределах котла
Примечания: 1. Трубы из стали 20, поставляемые по ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8733-87 и ТУ 14-3-190-74, должны применяться для поверхностей нагрева и коллекторов при температуре стенки до 450 °С и давлении до б МПа и для трубопроводов в пределах котла при температуре стенки до 425 °С и давлении до 4 МПа. 2. Предельные температуры при сжигании различных видов топлива должны выбираться с учетом ограничений, приведенных в «Руководящих указаниях по учету жаростойкости легированных сталей для труб поверхностей нагрева паровых котлов» и в РТМ 24.030.49-75. 3. Предельная температура для труб поверхностей нагрева при сжигании сернистых мазутов не должна быть более 620 °С для стали 12Х1ІВ2МФ и более 610 °С для стали I2XI8H12T. |
Предельная допустимая температура зависит от марки стали и назначения деталей (табл. 4.2).
Трубные элементы котлов изготавливаются в соответствии с техническими условиями и рабочими чертежами по технологии или инструкции завода-изготовителя.
При изготовлении необходимо следить, чтобы трубные элементы отвечали требованиям ОСТ 108.030.40-79, Правил Госгортехнадзора СССР, а в части подготовки под сварку, сварки, термической обработки и контроля сварных соединений —также требованиям ОСТ 108.940.102-79, ОП № 501ЦД-75 и ОСТ 108.940.103-79.
Маркировка труб, изготавливаемых по государственным стандартам, должна проводиться по ГОСТ 10692-80.
Маркировка труб, изготавливаемых по техническим условиям, должна наноситься следующим образом; на одном из концов трубы 0 25 мм и более толщиной стенки не менее 3 мм на расстоянии не более 1 м от среза трубы наносятся товарный знак, марка стали и номер партии; на одном из концов трубы 0 114 мм и более наносятся товарный знак, марка стали, номер партии и номер трубы. В случае обрезки концов труб заводу-изготовителю предоставлено право переноса маркировки с соответствующим оформлением разрешения ОТК.
На заводе-изготовителе трубы, поставляемые по ТУ 14-3-460-75, должны маркироваться по всей длине продольной полосой несмываемой краской, чтобы не перепутать трубы из разных сталей.
Цвет полосы соответствует марке стали (кроме 12Х11В2МФ):
Зеленый —20, красный — 12Х1МФ,
Коричневый — 15 ГС, белый — 15Х1М1Ф, желтый — 15ХМ, синий — 12Х2МФСР,
Черный—12Х18Н12Т. Маркировка труб диаметром менее 20 мм производится кольцевыми полосами через каждые 2 м по всей длине трубы.
