Поверхности нагрева

Во время растопок котлов, во время подъема нагрузки или при значительных и быстрых ее изменениях в трубах возникает резкое изменение температуры воды, что снижает прочность сварных соедине­ний.

На надежность работы отрицательно влияют также наружные отложения. Их условно делят на плотные, рыхлые, сыпучие и липкие. Первые три образуются при сжигании твердых топлив, липкие – при сжигании мазута.

В начале заноса рыхлые отложения легко удаляются. Задержка очистки экономайзера может привести к их превращению в плотные отложения, прочно связанные между собой и с металлом труб. Износ летучей золой происходит вследствие ударов ее частиц о поверхность труб.

Опасными для труб являются коррозийные процессы, особенно интенсивно протекающие на сварных соединениях. Влага попадает на поверхность труб при обмывках, конденсирует­ся из атмосферного воздуха при остановах котла, а также из ды­мовых газов при понижении их температуры до «точки росы». Наиболее интенсивно коррозия протекает при сжигании в топках высокосернистых мазутов.

Другой вид повреждений – свищи в контактных сварных стыках, возникающие от несоосности стыкуемых труб, пережима внутреннего сечения трубы в месте сварки, непроваров, трещин. Продолжительность наработки от начала экс­плуатации до образования свища зависит от характера и вели­чины дефекта в исходном состоянии и от условий эксплуатации: показателей качества питательной воды, цикличности и амплиту­ды колебаний нагрузки котлоагрегата, качества монтажа водяно­го экономайзера.

В большинстве случаев при возникновении повреждения в од­ной трубе, в гибе или сварном стыке истекающая струя воды раз­рушает соседние детали. В результате к моменту отключения кот­ла и расхолаживания поврежденными оказываются еще несколько соседних труб.

На экранах происходят повреждения сварных швов (свищи), особенно в местах приварки шипов, труб к каме­рам и труб между собой, вызванные нарушениями технологии их приварки и нанесения карборундовой массы.

Трубы радиационных перегревателей чаще всего повреждаются из-за высокотемпера­турной коррозии, приводящей к значительному утонению их стенок со стороны огневого обогрева. Заметное влияние оказывает приводящее к тепловым перекосам неравномерное поле темпера­тур по высоте газохода, в котором располагается пароперегрева­тель. При высоте газохода 6–8 м тепловая нагрузка верхней и нижней части змеевиков может различаться на 20% и более, а по ширине газохода при неблагоприятных условиях эксплуата­ции до 30%.

Частые повреждения пароперегревателей объясняются прежде всего тем, что при длительных наработках времени и температу­рах выше 450°С структура металла претерпевает изменения. Сни­жается его жаропрочность. Пластинки цемента в зернах перлита принимают сферическую форму или приближаются в ней, что зна­чительно увеличивает скорость ползучести. В углеродистой и мо­либденовой сталях процесс сфероидизации может сопровождаться также графитизацией. Параллельно происходит переход легирую­щих элементов молибдена и хрома в карбиды. Все это приводит к снижению прочности труб. Например, для сталей 12МХ, 15ХМ при эксплуатации 100 тысяч часов она снижается до 50% по сравнению с исходным значением. Такое изменение жаропрочных свойств металла пароперегревателей является результатом их эксплуата­ции при высоких температурах.

Ползучесть и сопровождающие ее повреждения труб, например микротрещины, появляются на гибах интенсивнее, чем на прямых трубах. Это обстоятельство вынуждает периодически менять отдельные змеевики или полностью ступени пароперегрева­телей. В процессе эксплуатации возникают и дефекты, связанные с технологией изготовления и недостатками конструкции. Они вызывают образование свищей, отрывы штуцеров от коллекторов.

За период, от момента нарушения герметичности из-за повреж­дения труб до снижения давления в котле истекающая струя пара повреждает смежные змеевики. Происходит развитие отка­за, в результате чего количество поврежденных змеевиков дости­гает 10 и более. Отказы происходят также и от неравномерного расширения труб, неодинаковых весовых нагрузок и по ряду дру­гих причин, когда сварные швы приварки полос, косынок, проставок к трубам пароперегревателей находятся в сложнонапряженном состоянии. К возникновению недопустимых напряжений в сварных швах или околошовных зонах, вызывающих образование трещин, в том числе и сквозных, обрывов креплений и труб при­водят и резкие колебания нагрузки котлов.