Презентация по "Котельным установкам"

МЕТАЛЛ ДЛЯ   ПАРОВЫХ КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Металл деталей паровых котельных агрегате» работает в очень тяжелых условиях, так как он подвергается воздействию давления и температуры воды и пара (пароводяной смеси), собственной массы обмуровки и неравномерного расширения, элементов котельного агрегата. Толщину стенки барабанов, коллекторов и труб, размеры деталей каркаса и т. п. определяют в зависимости от ве­личины суммарной иагрузки и требуемого запаса прочности, обогтечивающего длительную работоспо­собность деталей. Кроме прочности, от металла требуются пластичность (отсутствие хрупкости),, сопротивляемость коррозии и хорошая сваривае­мость. Поэтому для .изготовления деталей котель­ных агрегатов (особенно деталей, работающих ттод давлением) применяют высококачественные-сорта сталей.

Во всех сортах котельной стали содержится небольшое, строго ограниченное ко­личество углерода, марганца и кремния, а также неудаленные остатки вредных приме­сей — серы и фосфора. Сталь, содержащая только указанные элементы, называется углеродистой.

Из углеродистой стали изготовляют водяной экономайзер, экраны и барабаны котельных агрегатов, работающих при температуре до 450°С. При температуре более 450°С прочность углеродистой стали резко снижается. Поэтому для изготовления де­талей, работающих при более высокой температуре, применяют специальную жаро­прочную с т а л ь, в состав которой вводят небольшое количество молибдена, хрома, никеля и других химических элементов для придания металлу определенных свойств. Такая сталь называется низколегированной.

Из низколегированной стали марок 12ХШФ и 15Х1МФ изготовляют обычно ра­диационные поверхности нагрева прямоточных котельных агрегатов и пароперегрева­тели (за исключением выходной части), работающие при температуре до '540°С.

Как углеродистая, так и низколегированная стали относятся к стали перлитного класса, отличающейся темной поверхностью.

Наибольшей жаропрочностью обладает хромоникелевая сталь марки Х18Ы12Т аустенитного класса, называемая также нержавеющей сталью, у которой легирующие¹

добавки никеля и хрома достигают 30% массы металла. Из этой стали изготовляют трубы' выходной части пароперегревателей котельных агрегатов высокого давления, металл которых работает при температуре 570—6бО°С. В составе стали, кроме никеля и хрома, имеется небольшое количество титана, стабилизирующего структуру стали лри высокой температуре. Такая сталь имеет светлую, блестящую поверхность. Основ­ными преимуществами аустенитной стали являются ее высокая жаропрочность и спо­собность противостоять коррозии при высокой температуре благодаря большому содер­жанию хрома (18%) и никеля '(12%); отсюда и название — нержавеющая сталь. Аусте-нитная сталь во много раз дороже перлитной стали.

Посмотрим, как влияют отдельные элементы химического состава стали па ее свойства.

Влияние углерода. С увеличением содержания в стали углерода она становится более прочной и менее пластичной. Чрезмерно высокое содержание углерода является вредным, так как слишком твердая и малопластичная сталь плохо сопротивляется различным механическим деформациям, возникающим, например, .при защемлении экранных труб при растопке котла, а также ухудшается свариваемость стали.

Таблица 1 Химический состав отдельных марок котельных сталей, % по массе

Элемент	Стали для Поверхностей нагрева				Стали для барабанов		Стали для опор­ных стоек и газоходов
	20	!2ХШФ	15ХШ1Ф	Х18Н12Т	16ГНМ	22К	1X13     | Х23Н18
Углерод	0.17-0,34.	0,08—0,15	0,10—0.16	До 0,12	0,12—0,20	0,19—0,26	0,09—0.15	До 0,20
Кремний	0,17—0,37	0,17—0,37	0,17—0,37	До 0,80	0,17—0,37	0,20—0,40	До 0,6	До 1,0
Марганец	0,30—0,65	0,40—0,70	0,40—0,70	1,0—2,0	0,70—0,90	0,75—1,0	До 0,6	До 2.0
Хром	До 0,25	0.90—1,20	1,10—1,40	17,0—19,0	До 0,30	До 0,40	12,0—14,0	22—25
Никель	До 0,25	—	До 0,25	11,0—13,0	1,00—1,50	До 0,30	До 0,6	17—20
^Молибден	—	0,25—0,35	0,90—1,10	—	0,40—0,55	—	—	— 0
Ванадий	—	0,15—0,30	0,20—0,35	—	—	—	—	—
Титан	—	—	—	До 0,70	—	До 0,05	—	—
Медь (не более)	0.25	—	0,25	0,30	—	0,30	—	—
•Сера (не более)	0,040	0,025	0,025	0,020	0,040	0,045	0,025	0,020
Фосфор (не билее)	0,040	0,030	0,025	0,035	0,035	0,045	0,030	0,035

Для изготовления ловерхностей нагрева котельного агрегата, работающих при температуре пара до 450°€, широко применяют углеродистую сталь марки 20 с содер­жанием углерода до 0,25%, а для изготовления каркаса котлов — углеродистую сталь марки Ст. 3. В низколегированной стали углерод содержится в еще меньшем коли­честве. Например, в применяемой для изготовления пароперегревателей современных котельных агрегатов стали марки 12Х1МФ содержание углерода не должно превы­шать 0,15%.

Влияние марганца. Марганец подобно углероду повышает прочность стали и не­сколько уменьшает ее пластичность. При плавке стали в мартеновской печи марганец

•способствует .очистке металла от серы, образуя легко удаляемый шлак.

Применяемая для изготовления барабанов котлов сталь марки 22К содержит Ю,75—1,0% марганца. Сталь марки 20 содержит 0,35—0,65% марганца.

Влияние кремния. Кремний увеличивает прочность стали и понижает ее пластич­ность. При плавке в металлургических печах его применяют для раскисления стали; соединяясь с растворенным в стали кислородом, он образует легко удаляемые шлаки, всплывающие на поверхность жидкого металла.

Влияние молибдена. Молибден повышает жаропрочность стали и ее пластичность. В стали 12Х1МФ содержится 0,25—0,'5% молибдена, в стали 15Х1ШФ 0,9—1,10%.

Влияние  хрома.  Хром   повышает  жаропрочность  и   прочность  стали   и   понижает

•ее пластичность.

В табл. 1 приведен химический состав марок стали, применяемых в современ­ном котлостроении.

Сталь марки 20 применяют для труб и коллекторов поверхностей нагрева, рабо­тающих при температуре пара до 450°С. Из стали 22К и 16ГНМ изготовляют бараба­ны, а из стали марок 12Х1МФ и 15Х1М1Ф — коллекторы и трубы пароперегревателей, работающих при температуре пара до 540°С.

Маркировка стали. условные обозначения марок стали характеризуют их примерный состав. Каждая буква указывает наличие в стали определенного леги­рующего элемента; цифры перед первой буквой показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, а цифры за буквой — среднее содержание химического элемента а целых процентах. Если какой-либо химический элемент содержится в коли­честве, меньшем или близком к 1%, то цифры за его обозначением обычно отсутствуют. Условные обозначения легирующих элементов следующие:

Б — ниобий                                                                                        Р — бор                                               

В — вольфрам                                                                                                               С — кремний

Г — марганец                                                                                                                  Т — титан

Д — медь                                                                                                                       Ф — ванадий

М — молибден                                                                                   X — хром

Н — никель                                                                                                               Ю — алюминий

П — фосфор

Так, например, в низколегированной стали марки 15Х1М1Ф содержится до 0,15% углерода, 1 % хрома, немного более 1 % молибдена и менее 1 % ванадия.

Наличие в конце обозначения стали  буквы А -показывает, что в  металле очень мало вредных -примесей — серы и фосфора и что при его изготовлении особо тщатель­но соблюдались все правила изготовления высококачественной стали. .  -       Буква Л, характеризует стальное литье.