resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)resar-752Research ArticleТехнические науки. Металлургия и материаловедениеTechnical sciences. Metallurgy and materials scienceПричины послеремонтного разрушения труб поверхностей нагрева котла, эксплуатируемого в арктических условияхCauses of the Post-Repair Failure of Connective Bank of Boiler Operated under Arctic ConditionsЯковлеваСофья ПетровнаYakovlevaSofia Petrovna

ЯКОВЛЕВА Софья Петровна – д.т.н., проф., зав.отд., e-mail: spyakovleva@yandex.ru;

spyakovleva@yandex.ruМахароваСусанна НиколаевнаMakharovaSusanna Nikolaevna

МАХАРОВА Сусанна Николаевна – к.т.н., в.н.с.

spyakovleva@yandex.ruИнститут физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАНРоссияLarionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North SB RASRussian Federation2016260320252128793Copyright © Яковлева С.П., Махарова С.Н., 20252025Яковлева С.П., Махарова С.Н.Yakovleva S.P., Makharova S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/752

Представлены результаты исследования качества материала, природы и причин разрушения конвективных труб водогрейного котла, снабжавшего теплом арктический поселок. Определен химический состав металла труб(углеродистая сталь марки 20), исследованы особенности его структуры, природа и уровень повреждений, повлекших аварийную утечку технологической среды. В зоне разрушения выявлены необратимые физико-химические изменения стали, обусловившие потерю ее работоспособности, – высокотемпературная трансформация карбидной составляющей (сфероидизация, графитизация). Усугубляющим фактором повреждений структуры явилось присутствие алюминия, повышающего склонность перлитных сталей к графитизации при воздействии высоких температур. В результате появления термических дефектов структуры, разупрочнения и снижения коррозионной устойчивости работоспособность металла труб снизилась. Развитие неравномерной внутренней коррозии по механизму анодного растворения привело к появлению свищей и аварийной разгерметизации котла.

The results of the study of a material quality, nature and causes of the destruction of connective bank of a boiler which supplied heating for an Arctic village are presented. The chemical composition of the tube bank metal (carbon steel, grade 20) is determined, the peculiarities of the metal structure, the cause and the level of damage which led to the emergency leakage of a technological medium are determined. In the fracture zone the irreversible physical and chemical changes contributed to the loss of function, – high-temperature transformation of the carbide component (spheroidization, graphitization) are revealed. The presence of aluminum that increases the propensity of pearlitic steels to graphitization when exposed to high temperatures has aggravated the factor of damage to the structure. As a result of the appearance of thermal defects of the structure, the ductilizing effect and degradation of corrosion resistance, the working ability of the pipes’s metal decreased. The unevendevelopment of the internal corrosion due to a mechanism of anodic attack led to the air leakages and the emergency boiler disintegration.

водогрейный котелуглеродистая стальразрушениесфероидизацияграфитизациякоррозия.hot-water boilercarbon steeldestructionspheroidizationgraphitizationcorrosion.ReferencesСмирнов А.Н. Диагностирование технических устройств опасных производственных объектов / А.Н. Смирнов, Б.Л. Герике, В.В. Муравьев. – Новосибирск: Наука, 2003 – 244 с.Смирнов А.Н. Диагностирование технических устройств опасных производственных объектов / А.Н. Смирнов, Б.Л. Герике, В.В. Муравьев. – Новосибирск: Наука, 2003 – 244 с.Ботвина Л.Р. Разрушение: кинетика, механизмы, общие закономерности. – М.: Наука, 2008. – 334 с.Ботвина Л.Р. Разрушение: кинетика, механизмы, общие закономерности. – М.: Наука, 2008. – 334 с.Мак-Ивили А. Дж. Анализ аварийных разрушений. – М.: Техносфера, 2010 – 416с.Мак-Ивили А. Дж. Анализ аварийных разрушений. – М.: Техносфера, 2010 – 416с.Кушнаренко В.М. Анализ повреждаемости парогенерирующего оборудования ТЭС / В.М. Кушнаренко, Н.Е. Кандыба, Е.П. Степанов и др.Кушнаренко В.М. Анализ повреждаемости парогенерирующего оборудования ТЭС / В.М. Кушнаренко, Н.Е. Кандыба, Е.П. Степанов и др.// Вестн. Оренбург. гос. ун-та. – 2003. – № 6. – С. 177–182.// Вестн. Оренбург. гос. ун-та. – 2003. – № 6. – С. 177–182.Дегтев О.Н. Анализ причин образования коррозионно-усталостных повреждений экранных труб котлов П-57 и ПК-39 / О.Н. Дегтев, И.Н. Беликов, Э.И. Гецфрид и др. // Теплоэнергетика. – 1988. – № 11. – С. 39–43.Дегтев О.Н. Анализ причин образования коррозионно-усталостных повреждений экранных труб котлов П-57 и ПК-39 / О.Н. Дегтев, И.Н. Беликов, Э.И. Гецфрид и др. // Теплоэнергетика. – 1988. – № 11. – С. 39–43.Lobley G. R. Diagnosing Boiler Tube Failures Related to Overheating / G. R. Lobley, W. L. Al-Otaibi // Advanced Materials Research. – 2008. – Vol. 41–42. – Р. 175–181.Lobley G. R. Diagnosing Boiler Tube Failures Related to Overheating / G. R. Lobley, W. L. Al-Otaibi // Advanced Materials Research. – 2008. – Vol. 41–42. – Р. 175–181.Марочник сталей и сплавов / под ред. А.С. Зубченко и [др.]. – М.: Машиностроение, 2001. – 672 с.Марочник сталей и сплавов / под ред. А.С. Зубченко и [др.]. – М.: Машиностроение, 2001. – 672 с.Стырикович М.А. Котельные агрегаты / М.А. Стырикович, К.Я. Катковская, Е.П. Серов. – М.: Гос. энергетическое изд-во, 1958. – 488 с.Стырикович М.А. Котельные агрегаты / М.А. Стырикович, К.Я. Катковская, Е.П. Серов. – М.: Гос. энергетическое изд-во, 1958. – 488 с.Лёзин В.И. Пароперегреватели котельных агрегатов / В.И. Лёзин, Ю.М. Липов, М.А. Селезнев, В.М. Сыромятников. – М.; Л.: Энергия, 1965. – 288 с.Лёзин В.И. Пароперегреватели котельных агрегатов / В.И. Лёзин, Ю.М. Липов, М.А. Селезнев, В.М. Сыромятников. – М.; Л.: Энергия, 1965. – 288 с.ГОСТ 5639–82. Стали и сплаы. Методы выявления и определения величины зерна. – М.: Изд-во стандартов, 1982. – 25 с.ГОСТ 5639–82. Стали и сплаы. Методы выявления и определения величины зерна. – М.: Изд-во стандартов, 1982. – 25 с.Антикайн П.А. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов. – М.: Энергосервис, 2001. – 440 с.Антикайн П.А. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов. – М.: Энергосервис, 2001. – 440 с.Израилев Ю.Л. Живучесть паропроводов стареющих тепловых электростанций / Ю.Л. Израилев, Ф.А. Хромченко, А.П. Ливанский и др. – М.: Торус Пресс, 2002. – 611 с.Израилев Ю.Л. Живучесть паропроводов стареющих тепловых электростанций / Ю.Л. Израилев, Ф.А. Хромченко, А.П. Ливанский и др. – М.: Торус Пресс, 2002. – 611 с.СТО 1723082. 27. 100. 005–2008. Основ-СТО 1723082. 27. 100. 005–2008. Основ-ные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла: нормы и требования. Утвержден ОАО РАО «ЕЭС России»: протокол от 10. 06. 2008; введен 01. 10.ные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла: нормы и требования. Утвержден ОАО РАО «ЕЭС России»: протокол от 10. 06. 2008; введен 01. 10.– М., 2008. – № 329. – 634с.– М., 2008. – № 329. – 634с.Василенко И.И. Коррозионное растрескивание сталей / И.И. Василенко, Р.К. Мелехов. – Киев: Наукова думка, 1977. – 265 с.Василенко И.И. Коррозионное растрескивание сталей / И.И. Василенко, Р.К. Мелехов. – Киев: Наукова думка, 1977. – 265 с.Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.