Максимальна робоча температура-трубки котла високого тиску: межі-за-класами

Чому котлові труби мають межу температури

Труби-котла високого тиску працюють у важких умовах: високий внутрішній тиск, підвищена температура, висока{1}}швидкість димових газів з одного боку та вода чи пара з іншого, а також корозія та ерозія. Трубка повинна безпечно витримувати цей обов'язок протягом 10-20 років або більше. Кожна марка сталі має максимально допустиму температуру металу, вище якої діє один із трьох механізмів руйнування: повзучість, повільна-залежна від часу деформація металу при високій температурі, яка зрештою призводить до розриву; окислення та утворення накипу, що стоншує стінку та створює гарячі точки; і деградація мікроструктури, коли тривалий вплив укрупнює карбіди та осад і остаточно знижує міцність матеріалу на повзучість.

Загалом леговані котлові труби можуть працювати при більш високих температурах, ніж труби з вуглецевої сталі такого ж діаметру. У таблиці нижче наведено найпоширеніші китайські-стандартні-марки труб для котлів високого тиску та їхні максимально допустимі температури.

Максимально допустима температура за сортами

З таблиці випливають два спостереження. По-перше, колектор великого-діаметра та основні-парові труби одного класу мають нижчу температуру, ніж труби малого-діаметру, оскільки товста стінка великого колектора більш чутлива до пошкоджень повзучістю та термічної напруги. По-друге, перехід від вуглецевої сталі до хромо-молібденової сталі є найбільшим окремим кроком: приблизно 50 - 100 градусів C додаткових можливостей, тому практично всі пароперегрівачі вище 450 градусів C використовують марки сплавів.

Як читати та використовувати обмеження

Значення в таблиці є максимально допустимими температурами металу, а не робочими температурами пари чи димових газів. Температура металу розраховується за температурою рідини, тепловим потоком і товщиною стінки, а код дає допустимі значення напруги, які зменшуються з температурою. Для кожного місця розташування труби повинні бути дотримані як межа температури, так і допустима напруга. Коли блок проектується або модернізується, марку труби для кожної секції вибирають таким чином, щоб максимальна температура металу залишалася нижче межі з запасом, а товщина стінки встановлюється тиском і допустимою напругою при цій температурі.

Керівництво з вибору

Виберіть 20G або 20MnG для водяних-стінок, економайзерів та інших низькотемпературних-контурів приблизно до 480 градусів C у малих діаметрах. Виберіть 15CrMoG або 12CrMoG для проміжних контурів і для пароперегрівачів до 510 - 550 градусів C. Виберіть 12Cr1MoVG для пароперегрівачів, повторних нагрівачів і колекторів до 565 - 580 градусів C, а також марки з-зміцненням ванадію, такі як 12Cr2MoWVTiB, де конструкція потребує 600 градусів C. При температурах вище 600 °C використовуйте 9%-марку хрому 10Cr9Mo1VNb або аустенітні марки, як-от 1Cr18Ni9 і 1Cr18Ni11Nb, які поєднують -температурну міцність із стійкістю до окислення. Перевірте стан доставки (нормалізований і відпущений), результати механічних випробувань і записи про термо-обробку в сертифікаті заводу, а також підтвердьте клас відповідно до чинного національного стандарту для котлових труб.

Поширені помилки

Помилка перша: використовувати температуру рідини як температуру металу. У пароперегрівачі з високим-тепловим-потоком метал труби може нагріватися значно вище, ніж пара всередині, і конструкція має використовувати розраховану температуру металу. Помилка друга: припустити, що вищий-сплав завжди кращий. Марки сплавів коштують дорожче, зварюються по-різному і можуть бути більш чутливими до неправильної термічної обробки; їх слід використовувати лише там, де цього вимагає температура. Помилка третя: ігнорування ефекту діаметра. Одна й та сама марка має різні межі температури для малих труб і великих колекторів, тому не можна вказати одну максимальну температуру для марки без зазначення калібру. Помилка четверта: продовження терміну служби через те, що трубка зовні виглядає добротною. Пошкодження від повзучості є внутрішніми та невидимими до виходу з ладу, тому експлуатація має відповідати оригінальним проектним параметрам або підтверджуватися формальною програмою-оцінки терміну служби.

Часті запитання

Яка максимальна робоча температура труби котла 20G?

Приблизно 480°C для труб малого-діаметра (водяні-стінки, економайзери) і 430°C для великого-діаметра (колектори та сполучні труби). Вище цього діапазону допустиме напруження вуглецевої сталі швидко падає, і повзучість стає керівним фактором.

Чому леговані котлові труби можуть нагріватися вище, ніж труби з вуглецевої сталі?

Хром і молібден зміцнюють сталь проти повзучості при високій температурі, а хром підвищує стійкість до окислення. Добавки сплаву сповільнюють рух дислокацій і укрупнення карбідів, тому матеріал зберігає корисну міцність при температурах металу, де вуглецева сталь швидко повзатиме.

Яка максимальна температура для 15CrMoG?

Приблизно 510°C для водяної-стінки та обслуговування економайзера та до 550°C для малого-діаметра пароперегрівачів і трубок перегрівача. Форма колектора великого-діаметра обмежена приблизно до 510 градусів C.

Чи можна використовувати 12Cr1MoVG для головних парових колекторів?

Так, у формі великого-діаметра він використовується для головних парових труб і колекторів приблизно до 565°C, тоді як форма малого-діаметра обслуговує пароперегрівачі та повторні нагрівачі до 580°C. Додавання ванадію надає цьому сорту високу міцність на повзучість.

Що станеться, якщо труба котла працює вище межі температури?

Повзучість прискорюється, стінка трубки повільно стоншується або набухає, оксидна окалина потовщується і розколюється, і трубка може раптово розірватися. Навіть якщо трубка не виходить з ладу відразу, її термін служби різко скорочується, тому тривала робота понад ліміт неприйнятна без офіційної оцінки терміну служби.

Який клас використовується при 600 - 650°C?

При 600 °C використовуються феритні-зміцнені ванадієм марки, такі як 12Cr2MoWVTiB; при 620 - 650 град. C 9% хрому марки 10Cr9Mo1VNb і аустенітних марок, таких як 1Cr18Ni9 і 1Cr18Ni11Nb, є практичним вибором для пароперегрівачів і повторних нагрівачів.