Вплив середовища з температурою вище 450 ° С на метал трубопроводу
При тривалій роботі трубопроводів з температурою середовища вище 450 ° С в сталях розвивається повзучість, окалинообразования і графітизація, які знижують характеристики міцності сталей.
Жароміцність. При роботі паропроводу з температурою пари вище 450 ° С на внутрішніх стінках труб відбувається окислення металу і за рахунок стоншення стінок труб утворюються тонкі шари окалини. З плином часу товщина стінах труб зменшується, внаслідок чого в стінках труб збільшуються напруги і прискорюється процес повзучості.
Здатність стали чинити опір утворенню окалини при дії на неї пара з високою температурою називаємося окаліностойкостью або жароміцних.
Жаростійкість сталей визначається втратою маси окислюється металом за певний проміжок часу. Втрата в масі металу за рахунок утворення окалини враховується при розрахунку товщини стінки труб на міцність надбавкою на утворення окалини.
Графитизация. Під дією високих температур в стали відбувається виділення вільного вуглецю на межі зерен. Це явище називають графітизацією стали. Наявність зерен графіту в стали з практично нульовою механічною міцністю рівносильно появі в стали раковин або пустот, які ослаблюють метал до приводять до прискорення повзучості.
Щоб запобігти графітіазацію сталей, виробляють спеціальні термічні обробки стали і легування сталей спеціальними присадками, що зв'язують вуглець. Для своєчасного виявлення графитизации труб паропроводів на електростанціях організований систематичний контроль за змінами структури стали з періодичної вирізкою з найбільш гарячих ділянок паропроводів зразків для лабораторного дослідження.
Тривала міцність характеризує разупрочнение металу трубопроводу або зниження його механічної міцності при тривалій роботі при високих температурах. Чим довший метал працює при високих температурах, тим меншу напругу потрібно, щоб зруйнувати цей металу.
Механічні властивості металів труб
Довготривалу міцність стали називається здатність стали нести без руйнування задане навантаження протягом певного часу. Межа тривалої міцності трубопровідних сталей є їх найважливішою прочностной характеристикою. Порівняльної величиною тривалої міцності стали є межа тривалої міцності, т. Е. Напруга, при якому метал руйнується через 100000 ч роботи при певній температурі.
Розрахунки трубопроводів на міцність зазвичай виробляються по напрузі, що допускається, які пов'язані з межею тривалої міцності співвідношенням
де # 963; t доп - допустиме напруження, # 963; Д.П - запас міцності за межею тривалої терміновості.
величина # 963; t доп. обчислена за цією формулою, відноситься до тієї температури, для якої був прийнятий межа тривалої міцності. Межа тривалої міцності трубопровідних сталей різко знижується при підвищенні температури.
Механічні властивості металу труб в стані поставки повинні відповідати нормам механічних властивостей, наведених у табл. 1-3.
Номінальні допускаються напрузі для труб з вуглецевих сталей для різних температур наведені в табл. 1-4.
Рекомендовані розрахункові характеристики міцності стали при високих температурах наведені в табл. 1-5.
В якості розрахункової характеристики міцності прийнята найменша з двох величин для даної температури - межі текучості і межі тривалої міцності за 100 000 ч. Значення межі текучості (що знаходяться зліва від жирної ламаної лінії) відповідають мінімальним досвідченим даними для різних плавок, а значення межі тривалої міцності ( що знаходяться праворуч від жирної ламаної лінії) -Середній досвідченим даними з відхиленнями ± 20% середнього значення.
Рекомендовані розрахункові характеристики міцності труб при високих температурах, МПа
Значення характеристик міцності для температур, що лежать в проміжку між зазначеними в таблиці, знаходять лінійною інтерполяцією.
Межа плинності визначають по ГОСТ 9651-73. На електростанціях повинен бути організувавши контроль стану металу паропроводів при температурі стінки 450 ° С і вище, а також спостереження за ростом залишкових деформацій, структурними змінами, змінами вмісту легуючих елементів в карбідної фази.
На електростанції повинна бути схема паропроводів з нанесеними на ній точками вимірювання залишкових деформацій, місцями
Мал. 1-2. Розташування реперів на контрольній ділянці паропроводів.
розташування контрольних ділянок (рис. 1-2) зварних з'єднань і опор. Нумерація цих точок вимірювання і контрольних ділянок зварних з'єднань повинна бути послідовна і єдина по електростанції. Місця розташування точок вимірювання та майданчик для зручного доступу до них повинні бути передбачені проектом.
Для установки бобишек на паропроводах під один розмір і подальшої оцінки по ним залишкової деформації труб застосовують спеціальні скоби (рис. 1-3). Для кожного діаметра труб є своя скоба. Заміри проводять по бобишках, встановленим по взаємно перпендикулярним осях (х-х иу -у).
Контролю і спостереженню підлягають всі паропроводи, що працюють при температурі 450 ° С і вище, за винятком паропроводів діаметром менше 100 ми, тривалість роботи яких не перевищує 3000 год в гол.
Мал. 1-3. Ескіз скоби (шаблону) для вимірювання залишкової деформація паропроводів.
1 - корпус; 2 - змінна губка; 3 - губка, запресована у втулку з посадкою А1 / Пр1; 4 - втулка; 5 - гайка, що закріплює схемну втулку.
Розміри скоби для найбільш ходових діаметрів паропроводів