Вайнман А. Б., Филимонов О. В.
Водородное охрупчивание парогенерирующих труб котлов. — Москва: Энергия, 1980.
Рассмотрены основные типы коррозионных повреждений парогенерирующих труб котлов и показана важность проблемы предотвращения водородной коррозии. Изложены сведения о влиянии водорода на свойства стали, описан механизм водородного охрупчивания парогенерирующих труб, приведены результаты исследования водородных разрушений этих труб на отечественных котлах высокого и сверхвысокого давления и методы предупреждения указанных повреждений.
Книга предназначена для инженерно-технических работников тепломеханических и химических цехов электростанций, энергоуправлений, ремонтных и наладочных организаций.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие современной энергетики, как известно, базируется на увеличении единичной производительности оборудования, при этом повышение его надежности в работе приобретает особо важное значение. Это относится прежде всего к котлам, поскольку их эксплуатационная надежность несколько ниже, чем другого основного энергооборудования. Данная монография посвящена проблеме снижения числа отказов в работе барабанных котлов высокого и сверхвысокого давления из-за водородной коррозии парогенерирующих труб. Значение этой проблемы объясняется следующими известными обстоятельствами:
1. Наша энергетика по праву занимает первое место в мире по развитию теплофикации, причем отечественные ТЭЦ оборудованы в основном барабанными котлами давлением 110—155 кгс/см2. В 1975 г. суммарная мощность энергооборудования, установленного на ТЭЦ в СССР, составила около 60 млн. кВт, а выработка электроэнергии на ТЭЦ — свыше 300 млрд. кВт-ч, в том числе 190 млрд. кВт-ч на тепловом потреблении. Благодаря теплофикации экономия топлива достигла 35 млн. т условного топлива, что эквивалентно снижению удельного расхода топлива тепловыми электростанциями страны на 40 г условного топлива/(кВт-ч), или на 12%. В десятой пятилетке ввод мощности на конденсационных электростанциях по сравнению с девятым пятилетием несколько сокращается (на 20%), тогда как на ТЭЦ, напротив, он существенно возрастает (на 40%). При этом на новых ТЭЦ в основном будут устанавливаться барабанные котлы сверхвысокого давления (155/140 кгс/см2). В ближайшей перспективе типовые котлы для ГЭЦ докритического давления будут выпускать на паропроизводительность 500 и 800 т/ч.
2. Число отказов в работе барабанных котлов из-за внутрикотловой коррозии продолжает оставаться довольно значительным. По мнению ведущих энергетиков-коррозионистов США, именно коррозия парогенерирующих груб является основной причиной внеплановых простоев элeктpоборудования как в США, так и в Западной Европе. Повреждение одной экранной трубы в результате коррозии приводит к останову современного мощного котла столь же быстро, как и мелкого котла несколько десятков лет тому назад, тогда как причиняемый ущерб с ростом мощности возрастает в степенной зависимости. Несмотря на применение схем обессоливания для приготовления добавочной воды и улучшение качества питательной воды, с переходом на более высокий уровень параметров количество коррозионных повреждений экранных труб практически не уменьшилось, но изменился их характер: вместо так называемых «вязких», пластичных разрушений в местах коррозионного утонения стенки энергетики столкнулись с бездеформационными хрупкими повреждениями (стенка трубы в месте повреждения практически утонения не имеет, увеличения диаметра трубы, как правило, не наблюдается). Такие повреждения обычно происходят неожиданно (иногда за короткий срок — на нескольких агрегатах) и приводят к тяжелым последствиям.
Исследования показали, что бездеформационные повреждения парогенерирующих труб котлов являются результатом водородного охрупчивания металла. Следует подчеркнуть, что проблеме влияния водорода на металлы посвящены многие исследования, статьи, монографии и т.п., однако энергетики столкнулись с этой проблемой сравнительно недавно; в нашей печати имеются лишь отдельные статьи о водородных повреждениях в котлах зарубежных и отечественных ТЭС. В меру своих сил авторы попытались восполнить пробел в этом вопросе. В течение ряда лет они проводили исследования причин хрупких разрушений экранных труб мазутных котлов сверхвысокого, а также высокого давления и изыскивали пути предотвращения указанных повреждений. Поскольку начальной стадией «водородной атаки» является обычно какая-либо из традиционных форм внутрикотловой коррозий, предлагаемые в данной работе мероприятия по предупреждению водородного охрупчивания относятся в решающей мере и ко многим другим известным типам коррозии парогенерирующих труб современных барабанных котлов. Главы 1 и 3 написаны А. Б. Вайнманом, гл. 2 — О. В. Филимоновым.
Авторы благодарят сотрудников НИИТмаш (г. Волгоград), Донтехэнерго, ВТИ, МЭИ, а также работников ТКЗ и металлургического завода «Красный Октябрь» за содействие в проведенных исследованиях.
Авторы выражают особую признательность за ценные советы и систематическую поддержку доктору техн. наук Ю. М. Кострикину и профессору, доктору техн. наук Т. X. Маргуловой.
Авторы
