Виды повреждений труб поверхностей нагрева котлов и их причины

Трубы котлов энергоблоков, а также многих котлов высокого и среднего давления с поперечными связями повреждаются в результате нарушения технологии при изготовлении, монтаже и ремонте элементов поверхностей нагрева, ускоренного развития ползучести, внутренней и наружной коррозии, золового и пылевого износа.

Из-за нарушения технологии и недостаточного контроля при производстве труб появляются технологические трещины, риски и расслоения металла труб. Изредка встречаются задиры на внутренней поверхности труб; развитие этих дефектов в процессе эксплуатации приводит к образованию продольных разрывов или свищей. Технологические трещины образуются на внутренней поверхности труб; их протяженность 30—50 мм. Длина рисок может быть любой. В процессе эксплуатации на их концах появляются трещины, в результате чего происходит продольный разрыв трубы. Расслоения металла встречаются главным образом в трубах из стали 1Х18Н12Т, в большинстве случаев они выходят на внутреннюю поверхность но винтовой линии.

Технологические трещины, риски, расслоения и задиры на внутренней поверхности труб, приводящие к образованию разрывов, должны быть Обнаружены дефектоскопическим контролем при производстве труб и применяемыми видами входного контроля при изготовлении и установке трубных элементов.

Повреждения мест изгиба труб поверхностей нагрева подразделяются на три основные группы: продольные трещины в области нейтрального волокна, продольные разрывы на растянутой стороне и поперечные трещины на сжатой стороне трубы.

Трещины в области нейтрального волокна мест изгиба труб из стали 12Х1МФ наблюдаются в низкотемпературных зонах, например в переходной зоне котлов ПК-39 или в необогреваемой зоне на входе в промперегреватель котлов ТПП-110. Эти трещины, как правило, развиваются от внутренней поверхности трубы. Повреждения наблюдаются в местах изгиба с увеличенным искажением поперечного сечения. Продольные разрывы на растянутой стороне характерны для мест изгиба труб обогреваемой зоны пароперегревателей и радиационных поверхностей нагрева. Эти трещины распространяются от наружной поверхности труб при большой деформации поперечного сечения места изгиба. Поперечные трещины на сжатой стороне места изгиба трубы развиваются главным образом под действием компенсационных напряжений. Работоспособность металла снижается из-за наклепа при холодном изгибе без последующей термообработки.

Сварные соединения повреждаются главным образом в результате нарушения рекомендованных режимов сварки, приводящих к несплавлению стыкуемых кромок, развитию кольцевых трещин, перегреву прилежащего к стыку участка трубы из-за неудаленного внутреннего грата при контактной сварке и, как следствие, к разрушению из-за ускоренного развития ползучести. Основным видом повреждения сварных швов, выполненных ручной сваркой, являются свищи, возникающие из-за непроваров и несплавлений по кромкам труб. Эти дефекты легко обнаруживаются методами неразрушающей дефектоскопии, поэтому при 100%-ном контроле их не должно быть.

Повреждения угловых швов приварки змеевиков и штуцеров к камерам имеют вид кольцевых трещин вдоль линии сплавления со стороны змеевика или штуцера. Причиной образования трещин являются нарушения технологии сварки, а также недостаточная компенсация термических расширений.

При развитии явления ползучести у прямых труб увеличивается диаметр и появляется продольное растрескивание. У изогнутых труб и в сварных соединениях деформация и растрескивание могут быть различными. Скорость ползучести повышается при кратковременном или длительном перегреве металла. При кратковременном перегреве диаметр труб увеличивается больше, чем при длительном перегреве. При перегреве в первую очередь разрушаются трубы, работоспособность которых понижена из-за технологических дефектов изготовления.

Коррозия наружной поверхности труб может быть низкотемпературной и высокотемпературной.