ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диффузионное хромирование котельных труб из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " В процессе эксплуатации котлов мощных энергетических блоков происходит высокотемпературное окисление труб поверхностей нагрева. Это весьма сложный процесс и зависит он от многих факторов температуры, длительности эксплуатации, химического состава стали, состава газовой среды и т.п. [c.243] Диффузионное хромирование является одним из перспективных способов повышения долговечности труб из перлитных марок сталей, работающих в интервале температур интенсивного окисления металла. Хром позволяет получить на поверхности труб плотную и прочную окисную пленку СГ2О3, которая хорошо защищает трубы от окисления. Разработана технология ва-куум-диффузионного хромирования труб и ионно-плазменного напыления хромового покрытия на поверхность сварных труб. [c.244] Толщина диффузионного хромового слоя на наружной поверхности труб из стали 12X1МФ составляет 0,1—0,2 мм, содержание хрома в поверхностном слое 35—45%. Хромовое покрытие имеет микроструктуру, состоящую из крупных столбчатых зерен, которые представляют собой твердый раствор хрома в а-железе и хромистые карбиды типа МеззС и Ме Сз. На наружной поверхности хромированных труб может образовываться сг-фаза, которая примерно соответствует составу соединения РеСг с содержанием хрома в среднем 45%. [c.244] Образование ст-фазы сопровождается сильным уменьшением объема и, следовательно, является возможным источником возникновения больших внутренних напряжений в металле. Поэтому многие исследователи считают, что образование ст-фазы может вызвать разрушение хромового покрытия при длительной эксплуатации. Под хромированным слоем виден под микроскопом обезуглероженный слой глубиной до 0,8 мм, а затем основной металл с феррито-бейнитной или феррито-перлитной структурой. [c.244] После нормализации при 950—980 °С отпуска при 720—750 °С хромированных труб обезуглероженный слой расширяется, а структура основного металла становится мелкозернистой фер-рито-перлитно-бейнитной. Ме)санические свойства этих труб соответствуют требованиям ТУ 14-3-460-75 на поставку котельных труб. Следует отметить, что за счет измельчения зерна хромированных труб их длительная прочность несколько ниже, чем в исходном состоянии, это особенно наглядно проявляется на трубах, изготовленных на электростали. Поэтому для повышения длительной прочности хромированных труб из электростали целесообразно повышать температуру нормализации до 1000—1030 °С, а при нормализации с 970 °С увеличивать скорость охлаждения (до 60 о/мин). [c.244] На отдельных участках труб отмечается некоторое расширение границ между крупными столбчатыми зернами покрытия. [c.244] Данные некоторых работ, проведенных ЦНИИТМАШ, показывают, что коррозионная стойкость хромированных труб существенно снижается при содержании хрома в покрытии ниже 6—10%. Исходя из недопустимости снижения содержания хрома в твердом растворе менее 6% по параметрической зависимости Ларсона-Миллера, основанной на диффузионных процессах, была определена предельная температура применимости хромированных труб, равная 565 °С при ресурсе 100 тыс.ч. Как показали результаты промышленных испытаний при такой температуре, коррозионная стойкость хромированных труб в 3—4 раза выше, чем труб из стали 12Х1МФ в продуктах сгорания высокосернистых мазутов, и в 2—3 раза выше, чем тех же труб в продуктах сгорания АШ. Следует обратить особое внимание на сплошность покрытия, так как его дефекты в виде трещин, раковин и сколов по границам столбчатых кристаллов, которые образуютея при повышенном содержании хрома, могут служить очагами развития внутренних коррозионных процессов. [c.245] Электродуговая сварка также проводилась по принятой для стали 12Х1МФ технологии — корень шва варился в среде аргона, а основная разделка наплавлялась электродом ЦЛ-20 диаметром 3 мм. [c.246] Металлографический анализ показал, что при сварке происходит занос хрома покрытия в наплавленный металл в виде узкой полосы протяженностью около 200 мкм, а в зоне, прилегающей к покрытию, образуется набор структур, аналогичных структуре покрытия, и обезуглероженный слой. Механические свойства сварного соединения в исходном состоянии, после лабораторного старения и эксплуатации практически не отличаются от свойств прямых труб. Все разрушения образцов происходили по основному металлу. [c.246] При контактной приварке шипов хромистое покрытие не нарушается. Сварочные дефекты в виде пор, шлаковых включений, подрезов и прожогов отсутствуют. При электродуговой приварке покрытие трубы под шипом отсутствует. [c.246] В результате расплавления хромированного слоя и интенсивного перемешивания в металле сварного шва концентрация хрома повышается до 5—6% при приварке хромированного шипа и до 8—9% при приварке шипа из сихромали. [c.246] Коррозионная стойкость хромированных труб в продуктах сжигания пылевидного угольного и мазутного топлив не уступает стойкости труб из аустенитной стали 12Х18Н12Т. Эксплуатация хромированных труб сроком более 70 тыс. ч показала отсутствие на них окалины под отложениями, а также утонения труб или других дефектов. Следует отметить, что при длительной эксплуатации указанных труб при температуре выше 800 С наблюдается заметное рассасывание диффузионного слоя и уменьшение концентрации хрома на поверхности. Хромированные трубы хорошо свариваются электродуговой сваркой без нарушения сплошности защитного слоя в оклошовной зоне. [c.246] Таким образом, диффузионно-хромированные трубы из стали 12X1МФ, имеющие оптимальные параметры покрытия, ои-ладают хорошей коррозионной стойкостью и работоспособностью, вполне технологичны и могут с успехом применяться для изготовления НРЧ котлов, что существенно повышает их эксплуатационную надежность. Особенно это относится к котлам, работающим на высокосернистых жидких и твердых топливах. [c.246] Установлено [129], что стали, содержащие в своем составе никель (например, 12Х18Н12Т), не могут применяться при сжигании сернистых мазутов из-за появления в них при 620—644 °С сульфида никеля и жидкой эвтектики, что значительно ускоряет разрушение. [c.247] ЦНИИТМАШ проведены исследования хромомарганцевой стали с содержанием 0,1% С, 14% Сг, 14% Мп и 3,0% 1, а также ряда сталей с переменным содержанием марганца (до 20%) и содержанием хрома на уровне 12—14%. Лучшая коррозионная стойкость выявлена у стали с содержанием марганца 8—12%. Когда марганца менее 8% или более 12%, пленка состоит из оксидов хрома и железа или марганца, которые в контакте с пентоксидом ванадия, образуя легкоплавкие эвтектики, резко снижают жаростойкие свойства сталей. [c.247] Пригодность стали к использованию в качестве материала пароперегревательных труб определяется ее жаростойкостью и стабильностью во времени при повышенных температурах, а также технологическими свойствами при изготовлении труб и пароперегревателей из них. В связи с перечисленными особенностями хромомарганцевые стали могут использоваться в качестве материала пароперегревателей при условии их дополнительного легирования (редкоземельными элементами либо молибденом, вольфрамом, бором) для удовлетворения перечисленных выше требований. [c.247] Износ труб поверхностей нагрева зависит также от метода очистки их от отложений. Применение эффективной очистки, с одной стороны, повышает тепловую эффективность, а с другой, разрушает оксидные пленки на трубах и ускоряет коррозионный процесс. [c.247] где требуется частое применение эффективной очистки, рекомендуется комбинированный метод, заключающий в том, что рыхлые золовые отложения удаляются виброочисткой с частотой 2—4 раза в смену в зависимости от скорости их образования, а для удаления образующихся в условиях виброочистки плотных золовых отложений применяется водяная обдувка с частотой 2—4 раза в месяц. Такой метод очистки, соединяя положительные стороны виброочистки и водяной обдувки, является эффективным методом очистки и не вызывает заметного ускорения коррозионного процесса. [c.248] Вернуться к основной статье