Дефекты металла элементов паровых котлов

Агрессивность котловой воды определяется наличием в ней растворенной едкой щелочи и кремнекислоты, являющейся катализатором процесса межкристаллитной коррозии. За счет выпара воды в неплотностях соединений откладываются щелочи, значительно увеличивающие концентрацию щелочи. На рис. 11 показан шлиф заклепочного соединения. Черные пятна представляют собой места интенсивного ржавления поверхности шлифа под действием отложившихся в зазорах солей.

Рис. 11. Шлиф заклепочного соединения

Появление хрупких разрушений начинается с образования мелких невидимых волосных трещин, постепенно увеличивающихся в длину и углубляющихся по толщине листа. Трещины обычно появляются на соприкасающихся поверхностях металла и даже при значительном развитии могут не доходить до поверхности листа, что затрудняет своевременное выявление начавшегося процесса разрушения. При отсутствии у персонала навыков выявления процесса по внешним признакам межкристаллитная коррозия может привести к полному разрушению накладок (рис. 12) и обечаек барабана и вызвать тяжелую аварию котла.

Внешними признаками процесса образования хрупких разрушений являются пропаривания у кромок листов заклепочных соединений, в вальцовочных соединениях, у основания приклепанных штуцеров и воротниковых фланцев; появление солевых грибков в этих же местах и у наружных головок заклепок; отскакивание головок заклепок при их обстукивании молотком (известны случаи отскакивания головок заклепок и без обстукивания).

При появлении внешних признаков хрупких разрушений тщательно исследуют подозрительные места барабанов. Из вынутых заклепок делают шлифы. Заклепочные и трубные отверстия, а также поверхность металла возле отверстий зашлифовывают и после травления реактивами рассматривают в лупу. В необходимых случаях выявляют трещины ультразвуковым способом; для уточнения вынимают ряд заклепок и проверяют их магнитной порошковой дефектоскопией. Для выявления степени разрушений снимают часть накладки заклепочного шва, удаляют развальцованные концы труб, разбирают соединения труб, штуцеров и воротниковых фланцев с барабаном.

Наиболее эффективной мерой борьбы с появлением трещин является выполнение барабанов без заклепочных и вальцовочных соединений. Для предупреждения образования механических перенапряжений металла обеспечивают свободу расширения трубных систем котла и достаточную самокомпенсацию труб, закрепленных между барабаном и неподвижными камерами. Компенсационные зазоры нижних барабанов и труб в обмуровке при ремонте котлов очищают от золы, шлака и кусков кирпича.

Исключают причины, вызывающие прогибы барабанов. От местного обогрева газами барабаны водотрубных котлов надежно защищают обмуровкой и торкретом.

Питательная вода должна равномерно поступать в барабан по всей его длине и хорошо перемешиваться с котловой водой. При растопке котла равномерность температуры воды должна обеспечиваться паровым прогревом и усиленной продувкой нижних барабанов и камер. Заполнение холодного котла горячей водой и усиленная подпитка котла холодной водой для ускорения расхолаживания не допускаются. При горячем резерве котлы надежно отключают от паропровода.

Во время ремонтов все неплотности заклепочных и вальцовочных соединений устраняют. Нельзя оставлять даже самых малых пропариваний. Недопустима перевальцовка труб, приводящая к развальцовочной усталости металла трубных досок. Вводы в барабан паровых и водяных трубопроводов с температурой среды, отличающейся от температуры котловой воды, выполняют с рубашками.

Описанные мероприятия снижают механические и термические напряжения, однако они не всегда достаточны. В некоторых случаях требуется создать специальный режим котловой воды, снижающий ее агрессивность.

Выявленные хрупкие разрушения устраняют, заменяя отдельные вальцовочные соединения, части накладок, поврежденные заклепки, штуцеры и фланцы. Наиболее радикальным методом ремонта поврежденных заклепочных швов, а часто и единственно возможным, является замена заклепочных соединений барабанов сварными. При значительных повреждениях барабаны заменяют.

Рис. 12. Разрушение накладки барабана при межкристаллитной коррозии