Тепловая усталость

Колебание температуры вызывает колебание температурных напряжений, которое при большом числе теплосмен может привести к разрушению металла. Явление разрушения металлов вследствие повторных нагревов и охлаждений называется тепловой усталостью.

Тепловая усталость наблюдается при многократной закалке сталей в виде появления сетки трещин. Образование в металле трещин, обусловленных тепловой усталостью может происходить и при небольших амплитудах колебания температуры. Особенно часто возникали кольцевые трещины на внутренней поверхности экранных труб прямоточных котлов из-за расслоения пароводяной смеси на го­ризонтальных участках, а также в камерах входа перегретого пара в цилиндрах среднего давления. Трещины тепловой усталости часто образовывались в стенках барабанов рядом с вводом питательной воды, температура которой не бывает постоянной. Это вызвало необходимость предусматривать у вводов питательной воды в барабан защитные паровые рубашки, предотвращающие изменение температуры стенки барабана при колебаниях температуры питательной воды, поступаю­щей из некипящих водяных экономайзеров. Аналогичным образом возникновение трещин тепловой усталости происходило в трубных решетках пароохладителей поверхностного типа из-за колебания температуры охлаждающей воды.

Изменение температуры стенки может происходить вследствие изменения температуры протекающей среды, рассло­ения пароводяной смеси, изменения коэффициента теплоотдачи и т.д., причём частота теплосмен может достигать 4 - 6 в минуту и больше.

Аустенитные стали обладают большей склонностью к разрушениям, связанным с тепловой усталостью, по сравнению со сталями перлитного класса, что объясняется тем, что эти стали име­ют большую величину коэффициента линейного расширения и более низкую теплопроводность.

При появлении тепловой усталости в элементах энергоблоков действуют одновременно ряд факторов: повышение или высокие температуры,

сложно напряженное состояние, ассиметрия цикла, связанная с наличием внутреннего давления и повторным характером изменения температуры. Это усложняет анализ явления тепловой усталости. Проведенные опыты показали, что циклические колебания перепада температур в стенке трубы тем быстрее приводят к разрушению труб, чем выше разность между максимальным и минимальным пере­падами температур в стенке. Опыты подтвердили также ускорение коррозионных процессов при разрушении на поверхности стали пленки в результате колебания температурных напряжений.

Дата добавления: 2013-12-13