ボイラー加熱面パイプは、高温、応力、腐食性媒体の作用下で長期間動作します。鋼管が使用条件の荷重に耐えられなくなると、さまざまな損傷が発生し、事故が発生します。火力発電所のボイラーの伝熱面配管でよくある事故としては、主に長期にわたる配管の過熱爆発、配管の短期的な過熱爆発、配管の材質不良や腐食、熱疲労損傷などがあります。
(1) 長期にわたる配管の過熱爆発
過熱とは、定格温度を超えて金属材料が動作することを指します。定格温度は、設計寿命の下で動作する鋼の最大許容温度を指しますが、動作中の定格温度を指すこともあります。上記の温度のいずれかを超えている限り、それは過熱動作となります。
長時間過熱されたパイプ鋼は原子の拡散を促進し、鋼組織の変化を引き起こし、クリープを加速させ、持続強度を低下させます。そのため、設計寿命に達する前に配管が破裂して破損してしまいます。管の爆発は主に、高温過熱器管の出口セクションの火に面した側とパイプのエルボで発生します。水冷壁管、スラグ凝縮管、およびエコノマイザーも時々発生します。
長期間にわたる高温パイプの爆発プロセスでは、蒸気や排ガスなどの腐食性媒体が加速的な役割を果たします。パイプ壁の温度が臨界酸化温度を超えると、蒸気と排ガスによってパイプ壁上に厚い酸化鉄の層が生成されます。パイプが膨張すると、この酸化鉄の層は応力に対して垂直な方向に亀裂が入ります。その後、再形成されます。露出した金属は、引張応力と蒸気または煙の作用により応力腐食を引き起こし、亀裂の拡大を加速し、最終的には破裂につながります。そのため、破壊は脆性破壊特性を有しており、亀裂内には腐食生成物が存在することが多い。
(2) 短期過熱配管爆発
ボイラー加熱面管は運転中に冷却状態が悪化して空焚きが発生し、管壁温度が短期間に急激に上昇します。温度が臨界点 (Ac1) を超えると、鋼の引張強さが急激に低下し、チューブの応力が降伏限界を超えてせん断が発生します。パイプが破裂して破裂する。この種のパイプ破裂は、短期過熱パイプバーストと呼ばれます。短期的な管の過熱爆発は主に、コールドウォール管のバーナー付近の火側の燃焼ゾーン付近およびスラグ凝縮管上で発生します。また、一部の高圧ボイラーのエコノマイザーやスクリーン過熱器でも発生することがあります。
短期過熱時のパイプ壁温度は Ac1 よりも高く、場合によっては Ac3 よりも高くなるため、パイプ爆発時の蒸気と水の噴射は程度はさまざまですが、焼き入れに似ています。したがって、このときの破断部の組織は一般に低マルテンサイトまたはベイナイトとなる。 ;過熱器管の破損部分は、パーライト構造やフェライト構造である場合もあります。切れ目付近のパイプの硬度が大幅に上がります。不適切な構造設計に加えて、パイプの過熱爆発は主に過負荷運転、不適切な操作、またはパイプ内の汚れの詰まりによって引き起こされます。過負荷運転は一般に対流過熱器の出口温度を上昇させ、過熱現象を悪化させ、チューブのクリープを加速させます。異常な始動、燃焼の急激な変化、圧力の急激な上昇、または炉内の消火や爆破は、チューブを過熱させる原因となります。暖かさ。パイプ内の汚れや塩スケールは蒸気と水の循環を悪くし、パイプの局所的な過熱を引き起こし、すぐにパイプの爆発につながります。
(3) 材質不良によるパイプ爆発
不良な材質で作られたパイプの破裂とは、鋼材の不適切な使用またはパイプに早期の損傷を引き起こす欠陥のある鋼材の使用を指します。
間違った材料を使用したため、過熱操作になります。ラーソン・ミラーの方程式によると、過熱運転では鋼管の寿命が大幅に短くなり、数千時間の運転後に鋼管が破裂する可能性もあります。
材質自体に亀裂、重度の脱炭、介在物などの欠陥がある場合や、施工時やメンテナンス時に折れ、傷、亀裂のある鋼管を使用すると、鋼管の強度が著しく低下し、欠陥部が発生しやすくなります。高温動作時のストレス。集中すると亀裂が拡大し、欠陥が拡大し、パイプの破裂につながります。欠陥のあるパイプをブラストすると、破断端は 2 つの部分に分けられることがよくあります。欠陥部分には粗い破断端と脆性破壊 (破壊欠陥は開いています) があります。欠陥部分には塑性破壊があります。
(4) 腐食熱疲労亀裂損傷
ボイラー加熱表面管内の蒸気と水の成層、エコノマイザー管内の蒸気プラグ、過熱器内の水、過熱防止弁や減圧弁の断続的な開きなどはすべて温度変動を引き起こし、交互の熱応力と熱疲労亀裂を引き起こします。また、これらの配管は、腐食性媒体の作用により、表面粗さ、傷、腐食ピットなどの腐食速度の高い切り欠き部に特に疲労亀裂が発生しやすいため、腐食熱疲労亀裂と呼ばれています。腐食性熱疲労亀裂は通常、一列のクラスターとして分布し、応力方向に対して垂直です。パイプ内壁には横方向の環状亀裂があり、亀裂は短く、疲労特性を有する脆性破壊である。
ボイラー加熱面管の運転中、管壁は高温の煙道ガス、水、蒸気と直接接触し、他の腐食現象も引き起こし、管の早期破裂や損傷を引き起こします。空気予熱器を屋外で運転すると、排ガス中の SO2 により低温腐食損傷が発生します。
投稿時刻: 2024 年 1 月 19 日