Дослідження причин аварійного руйнування пароперегрівних труб в котельному обладнані

Л.В. Опришко; Т.В. Головняк

doi:10.15407/mom2021.04.052

Автор(и)

Л.В. Опришко Державне підприємство «Науково-дослідний та конструкторсько-технологічний інститут трубної промисловості імені Я.Ю.Осади (ДП «НДТІ»), Дніпро https://orcid.org/0000-0002-8853-7034
Т.В. Головняк Державне підприємство «Науково-дослідний та конструкторсько-технологічний інститут трубної промисловості імені Я.Ю.Осади (ДП «НДТІ»), Дніпро https://orcid.org/0000-0002-8853-7034

DOI:

https://doi.org/10.15407/mom2021.04.052

Ключові слова:

котельна труба, пароперегрівник, пошкодження, термічна деструкція, деградація структури, режим горіння, циркуляція теплоносія, перегрів

Анотація

Наведено результати комплексних досліджень зразків передчасно зруйнованих пароперегрівних труб розміром 57×4 мм зі сталі STBA 22, в котлі фабрики «Singburi Sugar Сo, Ltd» (Таїланд). Труби виготовлені ТОВ «ІНТЕРПАЙП НІКО ТЬЮБ» (Україна) за стандартом JIS G 3462 (Японія) і зруйнувалися за короткий термін експлуатації ~ 240 годин. Встановлено, що труби експлуатувалися з порушеннями режиму горіння палива і циркуляції теплоносія. Характерні особливості експлуатації пошкоджених труб - високі теплові навантаження зі сторони топки і обмеження (або відсутність) циркуляції теплоносія (закупорка гибів, колекторів та інше). В процесі експлуатації труби піддавалися також впливу значних термічних вібраційних напружень (нестабільний режим горіння). Через порушення циркуляції теплоносія і нестабільного режиму горіння палива мав місце тривалий перегрів за температури більше ніж 1000°С. Високі теплові навантаження за практично повної відсутності теплоносія, нерівномірний розподіл підвищених теплових потоків внаслідок порушення топкового режиму горіння сприяли передчасній прискореній деградації структури і термічної деструкції металу труб. За короткий термін експлуатації (~240 годин) відбулася значна зміна розмірів труб (прискорена повзучість за високих температур) та повна перекристалізація мікроструктури металу по всій товщині стінки пошкоджених труб.
Встановлено, що прискорена деградація структури металу зруйнованих труб пов’язана як з перегрівом стінки труб, так і з не рекомендованою (для експлуатації за високих температур та тиску) структурою металу труб в стані постачання. Показана необхідність корегування на ТОВ «ІНТЕРПАЙП НІКО ТЬЮБ» режиму термічної обробки цих труб.
Результати досліджень дозволяють розробити рекомендації по усуненню порушень режиму експлуатації і налагодженню контролю фактичних теплових потоків в найбільш теплонавантажених ділянках пароперегрівника котла фабрики «Singburi Sugar Сo, Ltd» (Таїланд). З урахуванням особливостей котельного обладнання і режиму його експлуатації, рекомендовано також замінити матеріал пароперегрівних труб на більш жароміцну і жаростійку марку стали.

Посилання

Yanko P.I., Mysak Y.S. Rezhymy ekspluatatsii energetichnykh kotliv (Operating modes of power boiler), Lviv: Ukrainian technologies, 2004, 272 p. [in Ukraine].

Sokolov B.A. Kotelnye ustanovki i ih ekspluatatsiia (Boiler plants and their operation), Moscow: Akademiia, 2010, 432 p. [in Russian].

Antikain P.A. Metally i raschety na prochnost kotlov i truboprovodov (Metals and calculation for the strength of boilers and piping), Moscow: Energoizdat, 1990, 386 p. [in Russian].

Krutasova E. I. Nadezhnost metalla energeticheskogo oborudovaniia (Reliability of metal power equipment), Moscow: Energoizdat, 1981, 240 p. [in Russian].

Bugai N.V. Rabotosposobnost i dolgovechnost metalla energeticheskogo oborudovaniia (Performance and durability of metal power equipment), Moscow: Energoatomizdat, 1994, 272 p. [in Russian].

Кumanin V.I., Kovaleva L.A., Alekseev S.V. Dolgovechnost metalla v usloviiakh polzuchesti (Creep durability), Moscow: Metallyrgia, 1988, 224 p. [in Russian].

Baranov A.P. Preduprezhdenie avapii parovyh kotlov (Prevention of steam boiler accident), Moscow: Energoizdat, 1991, 97 p. [in Russian].

Safina I.S., Kauzova P.A., Gushchin D.A. Tehnadzor, 2016, No. 2(111), pp. 15-21 [in Russian].

Bogachev V.A., Taran O.E. Elektricheskie stantsie, 2002, No. 2, pp. 21-24 [in Russian].

Grin E.A., Stepanov V.V., Sarkisian V.A., Babkina R.I. Elektricheskie stantsie, 2011, No. 7, pp. 23-27 [in Russian].

Mints I.I., Hodykina L.E., Logvinenko I.G. Povrezhdaemost I terhnologichesrie defekty v metalle vysokotemperaturnykh truboprovodov (Damage and technological defects in the metal of high-temperature pipelines), Chelyabinsk: Tsitsero, 2009, 163 p. [in Russian].

Dityashev B.D., Terentev I. A. Elektricheskie stantsie, 2003, No. 4, pp. 47-50 [in Russian].

SOU-N EE 20.321:2009. Standart galuzevyi. Metalografichni metody doslidzhennia elementiv teploenergetychnogo ustatkuvannia (Metallograpfic methods of research of elements of heat power equipment), Kiev: Ministry of Fuel and Energy of Ukraine, 2009, 68 p. [in Ukraine].

Belchenko G.I., Gubenko S.I. Osnovy metallografii I plasticheskoi deformatsii stali (Fundamentals of metallography and plastic deformation of steel), Kiev-Donetsk: Vyshcha shkola, 1987, 240 p. [in Ukraine].

Novikov I.I. Teoriia termicheskoi obrabotki metallov (Theory of heat treatment of metals), Moscow: Metallyrgia, 1978, 392 p. [in Russian].