Поведение металла при высоких температурах

В условиях нормальной эксплуатации при оптимальных стационарных режимах работы, металл элементов котла работает в тяжелых условиях:

1. высокие температуры (особенно ПЕ);

2. условия высокого внутреннего давления;

3. напряжения, возникающие от собственной массы возникающие при изменении режимов котла;

4. на металл ответственных узлов действуют коррозионно-агрессивные газы;

5. имеет место внутренняя коррозия металла под действием коррозионно активных газов (О₂, СО₂);

6. металлы многих элементов котла, особенно детали паровой и водяной арматур, трубы поверхностей нагрева работают в условиях эрозионного износа под действием потока пара, газа, жидкости и абразивного износа под действием частиц золы и топлива.

Эрозия – это сложный физико-химический процесс воздействия потока рабочей среды на металл, включающий химическое воздействие среды и механический износ, под влиянием динамики потока. Эрозия вызывает внутренний износ арматуры и утонение стенок труб.

Металлы труб ВП работают под небольшими давлениями (до 10 кПа) и под незначительными механическими усилиями, но температура газов может достигать 400-450°С. В некоторых режимах на металл воздействует низкотемпературная сернокислотная коррозия.

В особенно тяжелых температурных условиях работают неохлаждаемые элементы крепления и подвески различных поверхностей нагрева (до 800⁰С), которые подвергаются воздействию агрессивных газов и несут большую весовую нагрузку.

Каркас котла также несет весовую нагрузку, а температура в подвесных конструкциях или горячих элементах котла соответствует температуре рабочей среды, протекающей по ним.

Элементы котла, работающие под избыточным давлением, условно делят на две группы:

1. элементы, работающие при температуре ниже 350-400°С: барабан, парообразующие трубы и их коллекторы, трубы экономайзера и переходной зоны и их коллекторы, трубопроводы и арматура для воды и насыщенного пара;

2. элементы, работающие при температуре более 350-400°С: пароперегреватели, паропроводы острого и вторичного пара, пароохладители и их арматура.

Совместное длительное влияние на металл высокого внешнего давления и высокой температуры более 450°С приводят к развитию опасного явления – ползучести (крипа).

Ползучесть – медленное и непрерывное накопление пластической деформации, т.е. постепенное увеличение размеров детали, протекающее при напряжении ниже предела текучести.

Ползучесть опасна тем, что при достижении определенных пределов остаточной пластической деформации металл разрушается. Поэтому размеры деталей, работающих в условиях ползучести, непрерывно контролируют.

Пример диаграммы ползучести.

Участок 0-a (I) - период затухающей ползучести. Соответствует короткому промежутку времени, когда прочность металла повышается.

Участок a- (II) – длительный период установившейсяползучести. Металл в данное время работает надежно, не подвергаясь разрушению.

Здесь скорость ползучести:

Участок b-c (III) – это опасный период нарастающей ползучести, в конце которого металл разрушается. Данному явлению предшествует пластическая деформация.

При более высокой температуре процесс ползучести протекает аналогично, но более активно во времени.

Дата добавления: 2014-01-11