Трубы поверхности нагрева котла длительное время работают под действием высоких температур, напряжений и агрессивных сред. Когда стальные трубы не выдерживают нагрузки в условиях их работы, возникают различные виды повреждений, которые приводят к несчастным случаям. Распространенные аварии на трубах поверхности нагрева котлов тепловых электростанций в основном включают следующие виды: длительный взрыв трубы при перегреве, кратковременный взрыв трубы при перегреве, трубы с некачественным материалом и коррозией, а также термические усталостные повреждения.
(1) Длительный взрыв трубы из-за перегрева.
Под перегревом подразумевается работа металлических материалов при температуре выше номинальной. Номинальная температура относится к максимально допустимой температуре стали, работающей в течение расчетного срока службы, а также может относиться к номинальной температуре во время эксплуатации. Если превышена одна из вышеуказанных температур, это считается перегревом.
Трубная сталь, находившаяся в течение длительного времени перегретой, усиливает диффузию атомов, вызывая изменения в структуре стали, ускоряя ползучесть и снижая долговечность. Поэтому труба лопнет и выйдет из строя до того, как достигнет расчетного срока службы. Взрывы труб чаще всего происходят на обращенной к огню стороне выходного участка труб высокотемпературного пароперегревателя и в коленях труб. Время от времени также встречаются стеновые трубы с водяным охлаждением, трубы для конденсации шлака и экономайзеры.
Во время длительного процесса взрыва трубы при перегреве агрессивные среды, такие как пар и дымовые газы, играют ускоряющую роль. Когда температура стенки трубы превышает критическую температуру окисления, пар и дымовые газы образуют на стенке трубы более толстый слой оксида железа; при расширении трубы этот слой оксида железа растрескается в направлении, перпендикулярном напряжению; тогда он будет переформирован. Открытый металл вызывает коррозию под напряжением под действием растягивающего напряжения, пара или дыма, что ускоряет расширение трещин и в конечном итоге приводит к взрыву. Следовательно, излом имеет хрупкие характеристики разрушения, и в трещине часто присутствуют продукты коррозии.
(2) Кратковременный взрыв трубы из-за перегрева.
Условия охлаждения труб поверхности нагрева котла ухудшаются, и во время работы происходит сухое горение, что приводит к внезапному повышению температуры стенок труб за короткий период времени. Температура превышает критическую точку (Ac1), предел прочности стали резко падает, а напряжение в трубе превышает предел текучести, вызывая сдвиг. Труба лопается из-за разрыва. Этот вид разрыва трубы называется кратковременным разрывом трубы при перегреве. Кратковременные взрывы труб при перегреве чаще всего происходят вблизи зоны горения труб с холодными стенками на стороне горения возле горелки и на трубе конденсации шлака. Они также иногда встречаются в экономайзерах и экранных пароперегревателях некоторых котлов высокого давления.
Поскольку температура стенки трубы при кратковременном перегреве выше Ас1, а иногда даже выше Ас3, нагнетание пара и воды при взрыве трубы в той или иной степени похоже на закалку. Следовательно, структура в месте разрыва в это время обычно представляет собой низкомартенситный или бейнитный материал. ; Разрывы труб пароперегревателя также могут иметь перлитную и ферритовую структуру. Твердость трубы вокруг излома значительно увеличится. Помимо неправильного проектирования конструкции, взрывы труб при перегреве в основном вызваны перегрузкой, неправильной эксплуатацией или засорением трубы грязью. Работа с перегрузкой обычно приводит к увеличению температуры на выходе конвекционного перегревателя, усугубляя явление перегрева и ускоряя ползучесть трубы; ненормальный запуск, резкие изменения процесса горения, резкое повышение давления или тушение пожара и дутье печи могут привести к перегреву трубки. Тепло; грязь или солевой налет в трубе вызовут плохую циркуляцию пара и воды, что приведет к локальному перегреву трубы и быстро приведет к взрыву трубы.
(3) Взрыв трубы из-за плохого материала.
Разрыв трубы из некачественного материала означает неправильное использование стали или использование дефектной стали, что приводит к преждевременному повреждению трубы.
Из-за использования неправильных материалов это может привести к перегреву. Согласно уравнению Ларсона-Миллера, работа при перегреве значительно сокращает срок службы стальных труб, а некоторые из них могут даже лопнуть после тысяч часов работы.
Если сам материал имеет такие дефекты, как трещины, сильное обезуглероживание или включения, либо при монтаже и обслуживании используются стальные трубы со складками, рубцами или трещинами, то прочность трубы будет сильно ослаблена, а дефектные детали подвержены разрушению. стресс при работе при высоких температурах. Концентрация вызовет расширение трещин, расширение дефектов и приведет к разрыву трубы. При пескоструйной очистке дефектной трубы край излома часто можно разделить на две части: дефектная часть имеет шероховатый край излома и хрупкий излом (дефект излома открытый); дефектная деталь имеет пластический перелом.
(4) Коррозионное термическое усталостное повреждение.
Расслоение пара и воды в трубах поверхности нагрева котла, паровые пробки в трубах экономайзера, вода в пароперегревателях, прерывистое открытие пароохладительных и редукционных клапанов и т. д. вызывают колебания температуры, вызывая попеременные термические напряжения и термоусталостные трещины. При этом под действием агрессивных сред усталостные трещины на этих трубах особенно вероятны в местах надрезов с высокими скоростями коррозии, таких как шероховатости поверхности, царапины, коррозионные ямки и т. д., поэтому их называют коррозионными термоусталостными трещинами. Коррозионные термоусталостные трещины обычно располагаются группами в один ряд и перпендикулярны направлению напряжения. На внутренней стенке трубы имеются поперечные кольцевые трещины, трещины короткие, излом представляет собой хрупкий излом с усталостными характеристиками.
Во время работы трубы поверхности нагрева котла стенка трубы находится в непосредственном контакте с высокотемпературными дымовыми газами, водой и паром, что также вызывает другие коррозионные явления, вызывающие преждевременный разрыв и повреждение трубы. Если воздухоподогреватель работает на открытом воздухе, из-за содержания SO2 в дымовых газах может возникнуть низкотемпературная коррозия.
Время публикации: 19 января 2024 г.