Стали используемые при ремонте парогенераторов. Повышение параметров пара. Требования госгортехнадзора к применяемым сталям

Стали используемые при ремонте парогенераторов.

В настоящее время для изготовления деталей парогенераторов, работающих в интервале температур 500—595°С, широко применяется малолегированная углеродистая сталь перлитного класса 12Х1МФ, легированная хромом, молибденом и ванадием. Первые две цифры маркировки означают среднее содержание углерода в сотых долях процента, цифры после букв соответствуют содержанию в процентах легирующего элемента. Отсутствие цифр после буквы означает, что данного элемента в стали содержится менее 1%.

До температур 620°С можно использовать сталь 12Х2МФСР, где С— кремний, Р — бор. Сталь 12Х1МФ является более стабильной при длительной работе в условиях ползучести по сравнению со сталями 12МХ и 15ХМ, применявшимися раньше для изготовления деталей парогенераторов. Существенным недостатком сталей 12МХ и 15ХМ является нестабильность цементита, входящего в состав перлита этих марок стали.

Повышение параметров пара требует применения материалов с более высокими характеристиками жаропрочности и жаростойкости. К таким материалам относят высоколегированные стали аустенитного класса, содержащие в большом количестве никель и хром. Высокое содержание хрома обеспечивает высокую жаростойкость, а никель способствует сохранению кристаллической решетки гамма-железа при рабочих температурах и тем самым обеспечивает необходимую жаропрочность стали.

Раньше для изготовления некоторых деталей парогенераторов использовалась сталь аустенитного класса марки Х18Н10Т. Низкое содержание никеля в этой стали обусловливает возникновение в ней (особенно после наклепа в холодном состоянии) ферритных участков (альфа-фазы), жаропрочность которых ниже аустенита. Альфа-фаза может быть очагом разрушения детали, работающей в условиях ползучести, поэтому была создана сталь марки Х18Н12Т с более высоким содержанием никеля. При отсутствии в аустенитных сталях стабилизирующих элементов титана или ниобия эти стали оказываются склонными к межкристаллитной коррозии.

Титан и ниобий связывают углерод в мелкодисперсные карбиды, препятствуя тем самым образованию карбидов хрома, который вследствие этого остается в твердом растворе. В противном случае границы зерен быстро разрушились бы при возникновении гальванических токов между карбидами хрома, выпавшими на границах, с одной стороны, ,и обедненными хромом пограничными областями и телом зерна — с другой [Л. 5].

Аустенитные стали обладают повышенной склонностью к тепловой усталости ввиду их разрушения, вызванного колебаниями температурных напряжений.

Однако самым существенным их недостатком является относительная непрочность сварных соединений паропроводных труб при толщинах свариваемых стенок более 20 мм.

В последнее время появились более перспективные марки аустенитных сталей 1Х16Н14В2БР, 1Х16Н16МВ2БР и некоторые другие стали, которые могут использоваться для изготовления труб пароперегревателей, работающих при температуре их стенок до 700°С, а также для камер и паропроводов до 650°С.

Неохлаждаемые детали парогенераторов (подвески, стойки, крепления,    опоры и т. п.),    работающие   в зоне высоких   температур до1100°С, выполняются из сталей с высоким содержанием хрома, например Х17, Х28, но эти стали обладают небольшим сопротивлением ползучести. Для изготовления неохлаждаемых деталей, несущих значительные нагрузки, применяются специальные марки сталей типа Х20Н14С2. С увеличением в теплоносителе содержания серы температура начала интенсивного окисления этих сталей снижается.

В качестве крепежного материала для гаек, болтов, шпилек применяются качественные углеродистые и низколегированные углеродистые стали с повышенным содержанием углерода, если температура детали не превышает 350—450°С. Для более высоких температур 510—570°С применяются сталь 25Х2М1Ф и другие низколегированные стали. Для повышения релаксационной стойкости деталей (здесь под релаксацией понимается процесс самопроизвольного падения напряжений в нагруженной детали), изготовленных из этих сталей, их необходимо подвергнуть нормализации с высоким отпуском.

Характеристики углеродистых и легированных сталей, применяемых для изготовления поверхностей нагрева, трубопроводов, барабанов, коллекторов, арматуры, литых фасонных деталей трубопроводов, металлоконструкций, парогенераторов, приведены в табл. 4-1.

ТРЕБОВАНИЯ ГОСГОРТЕХНАДЗОРА К ПРИМЕНЯЕМЫМ СТАЛЯМ [Л. 1]

Общие требования

4.4.1.   Для изготовления    и ремонта    котлов,    пароперегревателей, экономайзеров и их элементов, предназначенных для работы под давлением, должны применяться стали, указанные в табл. 4-2.

Применение сталей для работы с параметрами, превышающими установленные для них в таблицах, а также применение материалов, не указанных в таблицах, допускается министерством, в ведении которого находится проектная организация, на основании положительных заключений соответствующих научно-исследовательских организаций по металловедению, сварке и котлостроению и по согласованию с Госгортехнадзором СССР.

4.4.2.   Качество и  свойства  материалов  и  полуфабрикатов  должны удовлетворять требованиям    соответствующих    ГОСТ    и технических условий,  что  должно  быть  подтверждено  сертификатами   заводов-поставщиков. В сертификатах должен быть указан также режим термообработки,  которой  был  подвергнут  полуфабрикат  на   заводе-поставщике. Трубы из легированных сталей должны подвергаться стилоскопированию  и  иметь отличительную окраску по всей длине. При отсутствии сертификата все необходимые    испытания    должны    быть проведены  на  заводе-изготовителе  котлов,  парогенераторов,  экономайзеров.

Требования к сталям новых марок

4.4.3.   При рекомендации сталей    новых    марок    для изготовления элементов     парогенераторов,     пароперегревателей     и     экономайзеров должны быть представлены данные о механических, физических и технических, показателей.