Сталь типа сихромаль с высокой жаростойкостью в условиях эксплуатации ошипованных экранов паровых котлов
Высокотемпературная газовая коррозия экранов нижней радиационной части котлов высокого и сверхкритического давления при сжигании сернистых углей с жидким шлакоудалением приводит к аварийным остановам котлов и снижению надежности работы энергоблоков. С целью стабилизации топочного процесса и обеспечения устойчивого выхода шлака сжигание углей в котлах с жидким шлакоудалением обычно проводят с более низким коэффициентом избытка воздуха в топке чем при твердом шлакоудалении.
Как установлено работами ВТИ [1—3], в зоне горения образуется топочная среда, имеющая восстановительные компоненты: окись углерода (СО) и сероводород (Н23); при этом высокотемпературная коррозия труб протекает за счет взаимодействия поверхности труб с сероводородом. Одним из методов борьбы с коррозией ошипованных экранных труб является применение жаростойких сталей для шипов, что обеспечивает высокую стойкость футерованного экрана. В процессе эксплуатации шипы непосредственно контактируют с карборундовой набивной массой, кроме того, они подвергаются воздействию серосодержащих газов.
Основным материалом для шипов в отечественном энергомашиностроении является сталь 12Х1МФ. За рубежом для этой цели используются стали типа сихромаль, содержащие 6 ... 24 % хрома [4]. В статье представлены результаты исследований жаростойкости сталей типа сихромаль в условиях, приближающихся к условиям эксплуатации ошипованных экранов.
Испытания образцов на жаростойкость в контакте с карборундовой набивкой проводили в муфельной электропечи типа СНОЛ при температуре 900 °С. Максимальная продолжительность испытаний составляла 5000 ч. При приготовлении набивки использовали основные положения инструкции. Карборундовую массу одновременно с образцами закладывали в алундовые тигли, которые затем помещали в электропечь.
Сравнительные испытания образцов в дымовых газах, получаемых при сжигании антрацита, проводили в термостатированных газовых камерах при температуре 700 °С на временной базе 100 ч. Химический состав
исследуемых сталей приведен в табл. 1. Результаты испытания образцов исследуемых сталей иа жаростойкость в среде дымовых газов (состав газовой среды, объемные %: СОа — 14; Н23 — 0,07; СО — 5; 02 — 0,4; $02— 0,1; остальное — N2; Длительность испытаний 100 ч, {=700 °С) позволили выявить следующее. Стали Типа сихромаль (сихромаль-8, ЭП889) корродируют с меньшей скоростью (примерно в 2 раза) по сравнению со сталью 12Х1МФ, но имеют более низкую стойкость, чем высокохромистые сихромали.
Полученные данные свидетельствуют о лучшей коррозионной стойкости высокохромистых сталей в дымовых газах, образующихся при сжигании АШ, по сравнению с менее легированными хромом сталями. Однако они недостаточно технологичны при приварке шипов к стали 12Х1МФ и другим сталям, применяемым для изготовления труб, в связи с охрупчиванием сварных соединений после длительной эксплуатации [6]. По этой причине высокохромистые стали не получили широкого использования в качестве материала шипов.
Разработанная ранее в ЦНИИТмаше жаростойкая технологичная сталь 03Х8СЮ (ЭП889) [7] показала более высокую эксплуатационную стойкость по сравнению с обычно применяемой сталью 12Х1МФ. Использование этой стали для шипов боковых экранов котлов ТПП-210 Новочеркасской ГРЭС позволило увеличить срок службы экранных труб в 2 раза [8, 9].