Из графика, построенного в логарифмических координатах, видно , изменение температуры на 40оС приводит к уменьшению σдл на порядок. /рис21/.
Основными критериями оценки жаропрочности стали служат : - предел длительной прочности - условный предел ползучести - напряжение которое при высокой температуре вызывает скорость ползучести металла wкр = 10-5 %/ч, что соответствует 1% сумарной деформации за 100000 часов, или скорости wкр = 10-7 мм/ч.
- сохранение стабильности структуры и механических свойств металлом при работе в течение расчетного срока эксплуатации
Окалиностойкость- это способность металла сопротивляться окисляющему воздействию топочных газов при температурах 500-800оС и выше без заметного изменения рабочих свойств на протяжении рабочего срока службы. Контролируется это по уменьшению толщины стенок труб не более 0,08мм/год.
Для увеличения жаропрочности и окалиностойкости сталей применяют ее легирование.
Легированные стали маркируются при помощи букв, обозначающих элементы, применяемые для этого, и цифр, указывающих на процентное содержание их в сплаве.
Принятые обозначения : Х – хром, М – молибден, Т – титан, Ф – ванадий, Н- никель, Г–марганец, С – кремний.
Для трубопроводов с температурой 450-550оС применяют сталь марки 12ХМФ / 12Х1МФ /, 15Х1М1Ф с σдл = 110мпа, в которых содержится до 5% легитуры.
применяют сталь мерки 1Х18Н12Т с σдл = 85-110мпа, содержащиая до 35% легирующих элементов. Для изготовления корпусов турбин применяются стали марки 15Х1МФЛ, вала и дисков ротора –25Х1М1Ф с σдл =150мпа, для лопаток сталь 15Х11МФ с σдл –140мпа. Барабан котла изготавливают из стали 15ГНМ с σдл = 70 – 80мпа, применимой при температурах до 450оС. Стоимость низколегированных сталей в 1,5 – 2 раза выше углеродистых, высоколегированных в 5-8 раз выше низколегированых, что ограничивает их применение.
Температурные напряжениия в металле, ограничивающие маневренность оборудования.
Передача теплоты в стационарных режимах происходит при перепаде температур Δt в толще стенки, которая зависит от тепловой нагрузки q по следующей зависимости:
Δt = q δ / λ
где λ – теплопроводность металла
δ – толщина стенки
При этом наружные и внутренние стенки нагреты неодинаково. Наружные более нагретые стенки окажутся сжатыми, т.к.основная масса металла препятствует их расширению, а внутреняя, менее нагретая растянутой. Такие условия существуют у труб поверхностей нагрева котла. /рис22/. Эти напряжения могут быть рассчитаны по формуле:
σт = ( 1- μ ) αст Ест Δt
где : αст – линейный коэф. теплового расширения в мм/мм оС
μ - коэф. Пуассона, учитывающим сложно напряженное состояниематериала.
Е – модуль упругости стали в мпа
Температурные напряжения накладываются на напряжения, возникающие от внутреннего давления среды σР и на внутренней стенке одного знака складываются, на наружной стенке температурные напряжения имеют другой знак и вычитаются друг из друга. Тангенциальные напряжения от внутреннего давления среды на внутренней поверхности максимальны и могут вызвать разрыв трубы по диаметру:
σРвн = Р *( β2 +1 / β2 –1)
а на наружной
σРнар = - 2Р / β2 -1
где β = D/d – отношение наружного диаметра к внуреннему.
При наличии накипи коэф. теплопередачи металла падает, и напряжение на внутреннй стенке может оказаться несколько меньшим, температура стенки возрастает, что приводит к уменьшению предела текучести металла, а с другой стороны к возрастанию температурных напряжений.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.