Анализ аварий, которые могут произойти на поверхности нагрева стальных труб котлов

Стальные трубы поверхности нагрева котла долго 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 стальных труб на поверхности нагрева котлов тепловых электростанций в основном включают следующие типы: длительный взрыв трубы при перегреве, кратковременный взрыв трубы при перегреве, трубы с некачественным материалом и коррозией, а также термическое усталостное повреждение. .

(1) Длительный взрыв трубы при перегреве
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. Стальные трубы, которые подвергались перегреву в течение длительного времени, усиливают диффузию атомов, вызывая изменения в структуре стали, ускоряя ползучесть и снижая долговечность. Следовательно, стальные трубы лопнут и повредятся до того, как достигнут расчетный срок службы. Взрывы труб чаще всего происходят на огневой стороне выпускного участка труб высокотемпературного пароперегревателя и на коленях стальных 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 более толстый слой оксида железа на стенке трубы; при расширении стальной 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.
Во время работы условия охлаждения стальной трубы на поверхности нагрева котла ухудшаются, а сухое горение приводит к внезапному повышению температуры стенки трубы за короткий период времени. Температура превышает критическую точку (Ac1), прочность стали на разрыв резко падает, а напряжение стальной трубы 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 и на стороне горения вблизи горелки и шлаковой трубы. 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 разрыва в это время обычно представляет собой низкомартенситный или бейнитный материал. ; Разрывы труб пароперегревателя также могут иметь перлитную и ферритовую структуру. Очевидно, что твердость трубы в районе излома значительно увеличится. Помимо неправильного проектирования конструкции, взрывы труб при перегреве в основном вызваны перегрузкой, неправильной эксплуатацией или засорением труб грязью. Работа с перегрузкой обычно приводит к увеличению температуры на выходе конвекционного перегревателя, усугубляя явление перегрева и ускоряя ползучесть стальной трубы; нештатный пуск вызовет резкие изменения горения, резкое повышение давления, а тушение пожара и дутье в печи приведет к перегреву стальной трубы. Температура; Грязь или солевой налет в трубе вызовут плохую циркуляцию пара и воды, что приведет к локальному перегреву стальной трубы и быстро приведет к взрыву трубы.

(3) Котельная стальная труба взрыв из-за плохого материала
Разрыв трубы из некачественного материала означает неправильное использование стали или использование дефектной стали, что приводит к преждевременному повреждению стальной трубы. Из-за использования неправильных материалов это фактически операция с перегревом. 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 стальной трубы будет сильно ослаблена, а дефектные детали подвержены разрушению. стресс во время высокотемпературной эксплуатации. Концентрация вызовет расширение трещин, расширение дефектов и приведет к разрыву трубы. При пескоструйной очистке стальной трубы с дефектом край излома часто можно разделить на две части: дефектная часть имеет шероховатый край излома и хрупкий излом (дефект излома открытый); исправная деталь имеет пластический излом.

(4) Коррозионное термическое усталостное повреждение.
Расслоение пара и воды в стальной трубе поверхности нагрева котла, паровая пробка в трубе экономайзера, вода в пароперегревателе, прерывистое открытие клапана пароохлаждения и редукции давления и т. д. вызывают колебания температуры, вызывая попеременные термические напряжения и термоусталостные трещины. . Кроме того, под действием агрессивных сред усталостные трещины на этих стальных 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 эксплуатации стальной трубы с поверхностью нагрева котла стенка трубы находится в прямом контакте с высокотемпературными дымовыми газами, водой и паром, что также вызывает другие коррозионные явления, вызывающие преждевременный разрыв и повреждение стальной трубы. Если воздухоподогреватель работает на открытом воздухе, из-за содержания SO2 в дымовых газах может возникнуть низкотемпературная коррозия.