Las tuberías de superficie de calefacción de calderas funcionan durante mucho tiempo bajo la acción de altas temperaturas, tensiones y medios corrosivos. Cuando las tuberías de acero no pueden soportar la carga de sus condiciones de trabajo, se producirán diferentes formas de daños y provocarán accidentes. Los accidentes comunes en las tuberías de superficie de calefacción de calderas en centrales térmicas incluyen principalmente los siguientes tipos: explosión de tubería por exceso de temperatura a largo plazo, explosión de tubería por exceso de temperatura a corto plazo, tuberías con material deficiente y corrosión, y daños por fatiga térmica.
(1) Explosión de tubería por exceso de temperatura a largo plazo
El exceso de temperatura se refiere al funcionamiento de materiales metálicos por encima de la temperatura nominal. La temperatura nominal se refiere a la temperatura máxima permitida del acero que funciona durante la vida útil de diseño y también puede referirse a la temperatura nominal durante la operación. Siempre que se exceda una de las temperaturas anteriores, se trata de una operación de sobretemperatura.
Las tuberías de acero que han sido sobrecalentadas durante mucho tiempo intensificarán la difusión atómica, provocando cambios en la estructura del acero, acelerando la fluencia y reduciendo la resistencia duradera. Por lo tanto, la tubería explotará y se dañará antes de que alcance la vida útil prevista. Las explosiones de tubos ocurren principalmente en el lado que mira hacia el fuego de la sección de salida de los tubos de sobrecalentadores de alta temperatura y en los codos de las tuberías. De vez en cuando también se utilizan tubos de pared enfriados por agua, tubos de condensación de escoria y economizadores.
Durante el proceso de explosión de tuberías por exceso de temperatura a largo plazo, los medios corrosivos como el vapor y los gases de combustión desempeñan un papel acelerador. Cuando la temperatura de la pared de la tubería excede su temperatura crítica de oxidación, el vapor y los gases de combustión producirán una capa más gruesa de óxido de hierro en la pared de la tubería; cuando la tubería se expande, esta capa de óxido de hierro se agrietará en la dirección perpendicular a la tensión; entonces será reformado. El metal expuesto producirá corrosión bajo tensión bajo la acción de tensión de tracción y vapor o humo, acelerando la expansión de la grieta y eventualmente provocando su explosión. Por lo tanto, la fractura tiene características de fractura frágil y a menudo existen productos de corrosión en la grieta.
(2) Explosión de tubería por exceso de temperatura a corto plazo
Las condiciones de enfriamiento de los tubos de la superficie de calentamiento de la caldera se deterioran y se produce una combustión seca durante el funcionamiento, lo que hace que la temperatura de la pared del tubo aumente repentinamente en un corto período. La temperatura supera el punto crítico (Ac1), la resistencia a la tracción del acero cae bruscamente y la tensión del tubo excede el límite elástico, provocando cizallamiento. La tubería estalla por rotura. Este tipo de rotura de tubería se denomina rotura de tubería por exceso de temperatura a corto plazo. Las explosiones de tubos por exceso de temperatura a corto plazo ocurren principalmente cerca de la zona de combustión de los tubos de pared fría en el lado del fuego cerca del quemador y en el tubo de condensación de escoria. También aparecen ocasionalmente en economizadores y sobrecalentadores de rejilla de algunas calderas de alta presión.
Dado que la temperatura de la pared de la tubería debido a una sobretemperatura a corto plazo es mayor que Ac1 y, a veces, incluso mayor que Ac3, la inyección de vapor y agua durante la explosión de la tubería es como un enfriamiento en diversos grados. Por lo tanto, la estructura en la brecha en este momento es generalmente baja en martensita o bainita. ; Las roturas de los tubos del sobrecalentador también pueden ser estructuras de perlita y ferrita. La dureza de la tubería alrededor de la rotura aumentará significativamente. Además del diseño estructural inadecuado, las explosiones de tuberías por exceso de temperatura son causadas principalmente por operación por sobrecarga, operación incorrecta o bloqueo de suciedad en la tubería. La operación de sobrecarga generalmente aumentará la temperatura de salida del sobrecalentador de convección, exacerbando el fenómeno de sobretemperatura y acelerando la fluencia del tubo; Un arranque anormal, cambios drásticos en la combustión, un aumento rápido de la presión o la extinción de incendios y explosiones en el horno causarán que el tubo se sobrecaliente. Calor; La suciedad o las incrustaciones de sal en la tubería provocarán una mala circulación del vapor y el agua, lo que provocará un sobrecalentamiento local de la tubería y provocará rápidamente una explosión.
(3) Explosión de tubería causada por material deficiente
Una tubería reventada de material pobre se refiere al uso incorrecto del acero o al uso de acero defectuoso que causa daños prematuros a la tubería.
Debido al uso de materiales incorrectos, se trata de una operación con sobretemperatura. Según la ecuación de Larson-Miller, el funcionamiento con sobretemperatura acortará en gran medida la vida útil de las tuberías de acero, y algunas incluso pueden explotar después de miles de horas de funcionamiento.
Si el material en sí tiene defectos como grietas, descarburación severa o inclusiones, o se utilizan tuberías de acero con pliegues, cicatrices o grietas durante la instalación y el mantenimiento, la resistencia de la tubería se debilitará gravemente y las piezas defectuosas serán propensas a sufrir daños. estrés durante el funcionamiento a alta temperatura. La concentración hará que las grietas se expandan, los defectos se expandan y provocarán la rotura de la tubería. Cuando se explota una tubería defectuosa, el borde de fractura a menudo se puede dividir en dos partes: la parte defectuosa tiene un borde de fractura rugoso y una fractura frágil (el defecto de fractura está abierto); la pieza defectuosa tiene una fractura plástica.
(4) Daño por grietas por fatiga térmica corrosiva
La estratificación de vapor y agua en los tubos de superficie de calentamiento de calderas, los tapones de vapor en los tubos economizadores, el agua en los sobrecalentadores, la apertura intermitente de las válvulas de atemperamiento y reducción de presión, etc., causarán fluctuaciones de temperatura, provocando tensión térmica alterna y grietas por fatiga térmica. Además, bajo la acción de medios corrosivos, es particularmente probable que se produzcan grietas por fatiga en estas tuberías en áreas con muescas con altas tasas de corrosión, como rugosidades superficiales, rayones, picaduras de corrosión, etc., por lo que se denominan grietas por fatiga térmica corrosiva. Las grietas corrosivas por fatiga térmica generalmente se distribuyen en grupos en una sola fila y son perpendiculares a la dirección de la tensión. Hay grietas anulares transversales en la pared interior de la tubería, las grietas son cortas y la fractura es frágil con características de fatiga.
Durante el funcionamiento del tubo de superficie de calentamiento de la caldera, la pared del tubo está en contacto directo con gases de combustión, agua y vapor de alta temperatura, lo que también provocará otros fenómenos de corrosión, provocando rotura prematura y daños del tubo. Si se utiliza un precalentador de aire al aire libre, se producirán daños por corrosión a baja temperatura debido al SO2 en los gases de combustión.
Hora de publicación: 19 de enero de 2024