I tubi della superficie di riscaldamento della caldaia funzionano a lungo sotto l'azione di alte temperature, sollecitazioni e mezzi corrosivi. Quando i tubi di acciaio non riescono a sopportare il carico delle condizioni di lavoro, si verificano diverse forme di danni e causano incidenti. Gli incidenti comuni sui tubi della superficie di riscaldamento delle caldaie nelle centrali termoelettriche includono principalmente i seguenti tipi: esplosione di tubi per sovratemperatura a lungo termine, esplosione di tubi per sovratemperatura a breve termine, tubi con materiale scadente e corrosione e danni da fatica termica.
(1) Esplosione prolungata del tubo per sovratemperatura
La sovratemperatura si riferisce al funzionamento di materiali metallici al di sopra della temperatura nominale. La temperatura nominale si riferisce alla temperatura massima consentita dell'acciaio in esercizio durante il periodo di vita previsto e può anche riferirsi alla temperatura nominale durante il funzionamento. Finché viene superata una delle temperature sopra indicate, si tratta di un'operazione a temperatura eccessiva.
L'acciaio dei tubi che è stato surriscaldato per un lungo periodo intensificherà la diffusione atomica, causando cambiamenti nella struttura dell'acciaio, accelerando lo scorrimento viscoso e riducendo la resistenza duratura. Pertanto, il tubo scoppierà e verrà danneggiato prima di raggiungere la durata prevista. Le esplosioni dei tubi si verificano principalmente sul lato rivolto al fuoco della sezione di uscita dei tubi del surriscaldatore ad alta temperatura e sui gomiti dei tubi. Di tanto in tanto si verificano anche tubi a parete raffreddati ad acqua, tubi di condensazione delle scorie ed economizzatori.
Durante il processo di esplosione dei tubi a temperatura eccessiva a lungo termine, i mezzi corrosivi come vapore e gas di scarico svolgono un ruolo di accelerazione. Quando la temperatura della parete del tubo supera la temperatura critica di ossidazione, il vapore e i gas di scarico producono uno strato più spesso di ossido di ferro sulla parete del tubo; quando il tubo si dilata, questo strato di ossido di ferro si fessura in direzione perpendicolare alla sollecitazione; poi verrà riformato. Il metallo esposto produrrà tensocorrosione sotto l'azione di sollecitazione di trazione e vapore o fumo, accelerando l'espansione della fessura e portando infine allo scoppio. Pertanto, la frattura ha caratteristiche di frattura fragile e spesso nella fessura sono presenti prodotti di corrosione.
(2) Esplosione del tubo per sovratemperatura a breve termine
Le condizioni di raffreddamento dei tubi della superficie riscaldante della caldaia si deteriorano e durante il funzionamento si verifica una combustione a secco, provocando un improvviso aumento della temperatura della parete del tubo in un breve periodo. La temperatura supera il punto critico (Ac1), la resistenza alla trazione dell'acciaio diminuisce drasticamente e la sollecitazione del tubo supera il limite di snervamento, provocando il taglio. Il tubo scoppia a causa della rottura. Questo tipo di rottura del tubo è chiamata rottura del tubo per sovratemperatura a breve termine. Le esplosioni di breve durata dei tubi per sovratemperatura si verificano soprattutto in prossimità della zona di combustione dei tubi a pareti fredde sul lato fuoco vicino al bruciatore e sul tubo di condensazione delle scorie. Occasionalmente si verificano anche negli economizzatori e nei surriscaldatori a schermo di alcune caldaie ad alta pressione.
Poiché la temperatura della parete del tubo in caso di sovratemperatura a breve termine è superiore ad Ac1 e talvolta anche superiore ad Ac3, l'iniezione di vapore e acqua durante l'esplosione del tubo è come un'estinzione a vari livelli. Pertanto, la struttura della breccia in questo momento è generalmente a basso contenuto di martensite o bainite. ; Le rotture del tubo del surriscaldatore possono anche essere strutture di perlite e ferrite. La durezza del tubo attorno alla rottura aumenterà in modo significativo. Oltre a una progettazione strutturale inadeguata, le esplosioni dei tubi per temperatura eccessiva sono causate principalmente da un funzionamento in sovraccarico, da un funzionamento improprio o da intasamento di sporco nel tubo. Il funzionamento in sovraccarico aumenterà generalmente la temperatura di uscita del surriscaldatore a convezione, esacerbando il fenomeno della sovratemperatura e accelerando lo scorrimento del tubo; L'avvio anomalo, i cambiamenti drastici nella combustione, il rapido aumento della pressione o lo spegnimento dell'incendio e l'esplosione nel forno causeranno il surriscaldamento del tubo. Calore; lo sporco o le incrostazioni saline nel tubo causeranno una cattiva circolazione del vapore e dell'acqua, causando un surriscaldamento locale del tubo e portando rapidamente alla sua esplosione.
(3) Esplosione del tubo causata da materiale scadente
Lo scoppio di un tubo di materiale scadente si riferisce all'uso non corretto dell'acciaio o all'utilizzo di acciaio difettoso che provoca un danneggiamento precoce del tubo.
A causa dell'uso di materiali errati, si tratta di un'operazione a temperatura eccessiva. Secondo l'equazione di Larson-Miller, il funzionamento a temperatura eccessiva riduce notevolmente la durata dei tubi di acciaio e alcuni potrebbero addirittura scoppiare dopo migliaia di ore di funzionamento.
Se il materiale stesso presenta difetti quali crepe, grave decarburazione o inclusioni, o durante l'installazione e la manutenzione vengono utilizzati tubi in acciaio con pieghe, cicatrici o crepe, la resistenza del tubo sarà gravemente indebolita e le parti difettose saranno soggette a stress durante il funzionamento ad alta temperatura. La concentrazione causerà l'espansione delle crepe, l'espansione dei difetti e porterà allo scoppio dei tubi. Quando un tubo difettoso viene sabbiato, il bordo di frattura può spesso essere diviso in due parti: la parte difettosa ha un bordo di frattura ruvido e una frattura fragile (il difetto di frattura è aperto); la parte difettosa presenta una frattura plastica.
(4) Danno da cricca per fatica termica corrosiva
La stratificazione vapore-acqua nei tubi della superficie di riscaldamento della caldaia, le prese del vapore nei tubi dell'economizzatore, l'acqua nei surriscaldatori, l'apertura intermittente delle valvole di desurriscaldamento e di riduzione della pressione, ecc., causeranno fluttuazioni di temperatura, causando stress termico alternato e cricche da fatica termica. Inoltre, sotto l'azione di mezzi corrosivi, è particolarmente probabile che si verifichino cricche da fatica su questi tubi in aree dentellate con tassi di corrosione elevati come rugosità superficiale, graffi, cavità di corrosione, ecc., quindi vengono chiamate cricche da fatica termica corrosiva. Le cricche da fatica termica corrosiva sono generalmente distribuite in gruppi su un'unica fila e sono perpendicolari alla direzione della sollecitazione. Sono presenti fessure anulari trasversali sulla parete interna del tubo, le fessure sono corte e la frattura è una frattura fragile con caratteristiche di fatica.
Durante il funzionamento del tubo della superficie riscaldante della caldaia, la parete del tubo è a diretto contatto con gas di scarico, acqua e vapore ad alta temperatura, che causeranno anche altri fenomeni di corrosione, causando la rottura prematura e il danneggiamento del tubo. Se un preriscaldatore d'aria viene utilizzato all'aperto, a causa della presenza di SO2 nei gas di scarico si verificano danni da corrosione a bassa temperatura.
Orario di pubblicazione: 19 gennaio 2024