Анализ разрушения материала трубы поддува котельной, эксплуатируемой в экстремальных условиях Арктики

В работе произведен анализ режима работы трубы поддува угольного котла КВм-2.5ЛБ котельной, эксплуатируемой в одном из арктических поселков Республики Саха (Якутия), а также методами оптической и электронной растровой микроскопии исследованы образцы разрушенного участка трубы. Определен состав металла, с помощью метода измерения микротвердости оценены его механические характеристики. Хотя вначале микроструктурный анализ указывал на то, что материал трубы подвергнут сильному перегреву, однако более чем двукратное утонение стенки трубы и наличие свищей, которые в дальнейшем неоднократно заваривались, доказывало коррозионный характер разрушения. Расчет показал гарантированное достижение точки росы и конденсацию влаги на трубе вследствие специфического низкотемпературного режима в большом диапазоне влажности воздуха при эксплуатации котла. Конструкция котла, или материал труб, таким образом, должны быть изменены вследствие того, что не удовлетворяют экстремальным условиям эксплуатации, поскольку низкие температуры окружающей среды вызывают интенсификацию теплообмена, понижение температуры выходных газов, конденсацию влаги и коррозию металла трубы.

1. Стенников В.А., Петров Н.А., Иванова И.Ю., Добровольская Т.В., Павлов Н.В. Проблемы и направления развития теплоснабжения Республики Саха (Якутия) в среднесрочной перспективе // Энергетическая политика. 2018. № 1. С. 64–74.

2. Доброхотов В.И., Жгулев Г.В. Эксплуатация энергетических блоков. М.: Энергоатомиздат, 1987. 256 с.

3. Benac D.J. Failure avoidance brief: estimating heater tube life // J. Fail Anal. Prev. No. 9. 2009. P. 5–7.

4. Singh P.M., Mahmood J. Stress assisted corrosion of waterwall tubes in recovery boiler tubes: failure analysis // J. Fail Anal. Prev. 2007. No. 7. P. 361–370.

5. Perdomo J.J., Spry T.D. An overheat boiler tube failure // J. Fail Anal. Prev. 2005.No. 5. P. 25–28.

6. Lee N.H., Kim S., Choe B.H., Yoon K.B., Kwon D.I. Failure analysis of a boiler tube in USC coal power plant // Eng. Fail Anal. 2009. Vol. 16. P. 2031–2035.

7. Satyabrata C. Some aspects of metallurgical assessment of boiler tubes – basic principles and case studies // Mater. Sci. Eng. A. 2006. Vol. 432. P. 90–99.

8. Liu S.W., Wang W.Z., Liu C.J. Failure analysis of the boiler water-wall tube // Case Studies in Engineering Failure Analysis, 2017. No. 9. P. 35–39.

9. Duarte C.A., Espejo E., Martinez J.C. Failure analysis of the wall tubes of a water-tube boiler // Engineering Failure Analysis. 2017. Vol. 79. P. 704–713.

10. Dhua S.K. Metallurgical investigation of failed boiler water-wall tubes received from a thermal power station // Eng. Fail Anal. 2010. No. 17. P. 1572–1579.

11. Ahmad J., Purbolaksono J., Beng L.C., Rashid A.Z., Khinani A., Ali A.A. Failure investigation on rear water wall tube of boiler // Eng. Fail Anal. 2009. No. 16. P. 2325–2332.

12. Яковлева С.П., Махарова С.Н. Фрактодиагностика технических объектов, разрушившихся при эксплуатации на Севере // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2020. Т. 86, № 6. С. 40–47.

13. Lepov V., Grigoriev A., Bisong M. et al. Microstructure Analyses and Multiscale Stochastic Modeling of Steel Structures Operated in Extreme Environment // Procedia Structural Integrity. 2018. No. 13. P. 1201–1208.

14. Lepov V.V., Ivanov A.M., Loginov B.A. The mechanism of nanostructured steel fracture at low temperatures // Nanotechnologies in Russia. 2008. No. 3(11). P. 734–742.

15. Бурцев С.И., Цветков Ю.Н. Влажный воздух. Состав и свойства. – СПб.: СПбГАХПТ, 1998. – 146 с.