Дефекты металла элементов паровых котлов

Страницы: 1 2 3 4 5

Пороки структуры котельной стали и дефекты в ней можно разбить на три группы:
1) появившиеся в процессе разлива жидкого металла и затвердевания слитка;
2) возникшие в процессе механической и термической обработки во время прокатки листового металла или при изготовлении котельных элементов;
3) появившиеся при эксплуатации или в результате неправильного ремонта котла.

Опасными для прочности котла являются изменения структуры металла и ухудшение его качества, появившиеся при эксплуатации котла, а также повреждения элементов котла, возникшие в результате развития дефектов стали, существовавших все время.

К первой группе дефектов в котельной стали относятся ликвация, усадка металла, газовые пузыри и неметаллические включения.

Ликвацией называется химическая неоднородность вследствие избирательного процесса затвердевания слитка. Отдельные места слитка обогащаются углеродом и особенно серой и фосфором и затвердевают последними.

Усадка металла в слитке и вызываемые ею неравномерные изменения объема создают напряжения, которые могут вызвать образование раковин.

Газовые пузыри образуются при быстром затвердевании стали, когда выделяющиеся в жидком металле газы не успевают выйти на поверхность.

Неметаллические включения, загрязняющие сталь, состоят из соединений железа с серой и кислородом, а также из других шлаковых примесей. Эти включения повышают хрупкость стали, способствуют старению и образованию усталостных трещин.

Ко второй группе дефектов в котельной стали относятся строчечность структуры, расслоения и закаты, наклеп металла, рекристаллизация, структурно-свободный цементит, видманштетовая структура, пережог стали, трещины, обезуглероживание поверхностных слоев и синеломкость.

Строчечность структуры характеризуется расположением зерен феррита и. перлита в виде строчек по направлению прокатки. Образование строчечности объясняется низкой температурой окончания прокатки и ликвацией сернистых соединений и оксидов. Строчечная структура снижает механические свойства стали поперек прокатки, но при отсутствии крупных неметаллических включений не является основанием для браковки металла.

Расслоения и закаты образуются при прокатке листов вследствие раскатки имеющихся в слитке усадочных раковин, трещин, неметаллических включений и газовых пузырей. Полной проварке расслоений в процессе прокатки препятствуют шлаковые включения и окисление поверхности стенок трещин и пузырей. Расслоения, расположенные под углом и выходящие на поверхность листа, при прокатке образуют закаты. Расслоения и закаты уменьшают прочность котельных листов. В топочных сильно нагреваемых листах они служат причиной перегрева металла и обнаруживаются по односторонним отдулинам и трещинам. Одиночные расслоения в котельных необогреваемых листах, расположенные глубоко и параллельно поверхности листа, остаются обычно незамеченными.

Наклеп металла образуется после окончания прокатки листов при температуре ниже температуры рекристаллизации, а также при деформации металла в холодном или слабо нагретом состоянии в процессе изготовления и сборки котла. У наклепанной стали зерна деформированы и между ними имеются линии сдвига. При этом происходит упрочнение металла: временное сопротивление и твердость возрастают, а пластичность значительно уменьшается. Ударная вязкость наклепанной малоуглеродистой котельной стали может снижаться в 2—4 раза; такая сталь становится непригодной для котельных установок. Наклепанная сталь имеет склонность к коррозии и старению. Повышение хрупкости обусловливает появление трещин. Выявленные металлографическим исследованием линии сдвига и искажения формы зерен стали не являются основанием для браковки. Качество стали в этом случае проверяют путем механических испытаний.