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

Переход к предыдущей части документа осуществляется по ссылке#S

#G03. Обеспечение эксплуатационной надежности объектов котлонадзора

3.1. Обеспечение надежности и безопасной эксплуатации автоклавов в производствах строительных материалов

3.1.1. Устройство и условия работы автоклавов

Автоклавы представляют собой горизонтальный сосуд (рис. 3.1) диаметром 2000, 2600, 3600 мм и длиной до 40000 мм, снабженный одной или двумя быстросъемными крышками. Обрабатываемые материалы загружают в автоклав на вагонетках, для чего автоклав снабжен рельсовым путем. У автоклавов (тупиковых), имеющих быстросъемную крышку, загрузку и выгрузку материалов производят с одной стороны. В автоклавах (проходных) с двумя быстросъемными крышками загрузку осуществляют с одной стороны, а выгрузку - с противоположной.

Работа автоклавов осуществляется циклично; продолжительность цикла определяется видом обрабатываемых материалов и параметрами используемого пара. Известно, что повышение давления насыщенного пара влечет сокращение времени автоклавной обработки материалов, в связи с чем уменьшается продолжительность цикла и увеличивается производительность труда.

Циклический характер работы автоклавов связан с периодически изменяющейся нагрузкой на металл корпуса и крышек. При этом нагрузка определяется воздействием внутреннего давления, весом обрабатываемых материалов и температурными напряжениями, обусловленными неравномерным температурным полем по поперечному сечению корпуса.

Напряжения в стенках автоклава действуют при температуре до 170-200 °С (в зависимости от рабочего давления), которая также изменяется циклически. Величина суммарных напряжений возрастает в местах их концентрации (по контуру приварки опорного уголка, в зоне перехода от цилиндрической обечайки к фланцу, в местах неплавных переходов от корпуса к усилению сварного шва, глубоких непроваров, подрезов). Она существенно возрастает при защемлении опор, в случае прогиба корпуса из-за просадки фундаментных опор, а также из-за увеличения разницы температур более 45 °С между верхней и нижней образующими корпуса автоклава.

Рис. 3.1. Устройство горизонтального тупикового (а) и проходного (б) автоклава: 1 - корпус автоклава; 2 - крышка; 3 - гидропривод открывания - закрывания крышки; 4 - гидропривод поворота байонетного кольца; 5 - байонетное кольцо

Таким образом, оболочка автоклава может работать в области напряжений, значительно превосходящих расчетные и при стечении обстоятельств, даже превосходящих предел текучести в отдельных точках. Последнее подтверждается данными тензометрирования и анализом причин появления пластических деформаций и нарушения прочности оболочек.

Исследованиями установлено, что напряжения в стенках автоклава от веса обрабатываемых материалов соизмеримы с напряжениями от внутреннего давления. Напряжения от неравномерности температурного поля определяются разностью температуры по толщине стенки автоклава, определяемой скоростью прогрева (охлаждения) при пуске его в работу (или при останове), а также разностью и законом распределения температур между отдельными его частями. Определяющее значение здесь имеет перепад температур между верхней и нижней образующими корпуса, хотя не следует упускать из вида и возможную разность температур между другими элементами, например между рельсами и корпусом.

Выполнение рельсового пути приваренным к подрельсовым опорам в ряде случаев явилось причиной образования трещин в сварных соединениях опор с корпусом автоклава вследствие повышенных напряжений, обусловленных разностью температур между ним и рельсами. Возникновение напряжений вследствие разности температур объясняется следующим. Под действием температуры при отсутствии жесткой связи между отдельными элементами длина их изменяется в соответствии с законом линейного расширения. В случае разницы температур между наружной и внутренней поверхностями стенки или между верхней и нижней образующими корпуса наиболее нагретые слои стремятся удлиниться на большую величину, чему препятствуют менее нагретые слои. В результате получается, что элементы, имеющие температуру выше соседних, испытывают напряжения сжатия, а в более холодных элементах возникают напряжения растяжения.

Величина этих напряжений зависит от разности температур в детали и в упругой области может быть определена по формуле:

где - коэффициент линейного расширения; Е - модуль упругости; - градиент температуры; - коэффициент Пуассона.

Приведенное выражение для стали 15К, из которой изготовляют автоклавы, в диапазоне температур 20-200 °С примет вид (= 0,27, Е = 2,1МПа при 20 °С, Е = 1,99МПа при 200° С, = 12,6при 20-200 °С):

МПа.

Подставив значение градиента температуры (перепада температур), можно оценить влияние температурной неравномерности на общее напряженное состояние. При этом надо иметь в виду, что напряжения в металле от неравномерности температурного поля в расчете на прочность автоклава не учитываются.

Снижение температурного перепада может быть достигнуто своевременной очисткой автоклава от загрязнений, обеспечением непрерывного отвода конденсата и поддержанием тепловой изоляции в исправном состоянии.

Наличие температурного перепада между верхом и низом связано с неодинаковыми линейными удлинениями и определяемым ими изгибом корпуса в сторону поверхности с большей температурой. Циклически повторяясь, изгибные деформации ведут к возникновению в корпусе усталостных трещин. Это можно проиллюстрировать следующим примером. На заводе ЖБИ проходные автоклавы были установлены на открытом воздухе с размещением в помещении только загрузки. Тепловая изоляция находилась в неудовлетворительном состоянии, автоклавы наполовину были завалены отходами строительных материалов, подвижные опоры их защемлены. При загрузке и выгрузке автоклавов не уделялось внимания исключению в них сквозняков, приводящих к повышенной температурной неравномерности, особенно в зимнее время. После непродолжительной эксплуатации в таких условиях при очередном техническом освидетельствовании инспектором котлонадзора в стенках шести автоклавов были обнаружены трещины. Принятыми мерами удалось предотвратить возможные аварии с тяжелыми последствиями.

Особенностью эксплуатации автоклавов является также и то, что подаваемый для пропарки материалов пар при конденсации растворяет соли, содержащиеся в сырце. Химический анализ автоклавного конденсата свидетельствует о его щелочном характере. Щелочность конденсата колеблется в широких пределах (). В конденсате отмечено наличие анионов ОН, Сl, SiO, NO, SOи др., что предопределяет протекание процессов электрохимической коррозии в слабом растворе щелочи при высокой температуре. Электрический ток возникает между анодными и катодными участками; анодом является стенка автоклава, а катодами - химически менее активные включения. Разность потенциалов возникает при контакте неоднородных металлов, а также между различными структурными составляющими одного и того же металла. Это говорит о том, что коррозионные повреждения металла автоклавов являются типичным эксплуатационным дефектом.

Кроме того, щелочной характер конденсата вызывает растрескивание металла по границам зерен. При наличии в зоне скопления конденсата локальных дефектов (подрезы, чрезмерные усиления по высоте в сварных швах, царапины от троса и т. п.), являющихся концентраторами напряжений, а также повышенных напряжений в корпусе автоклава от действующих нагрузок, в щелочной среде возникает межкристаллитная коррозия (каустическая хрупкость). Наличие ее установлено исследованиями, выполненными Московским высшим техническим училищем им. Баумана (в настоящее время - МГТУ).

При осмотрах автоклавов, в которых обрабатываются изделия на базе вяжущего и песка, содержащих стимуляторы коррозии (например, хлор или сульфат или их сочетание) даже в незначительных количествах, в металле обнаруживаются язвы и разъедания пятнами. Хлор-ионы и сульфаты в отличие от щелочей образуют видимые на поверхности (после удаления из углублений продуктов коррозии черного цвета) глубокие язвы или плоскодонные каверны, или то и другое. Растворы, содержащие хлор-ионы, сильно понижают усталостную прочность сталей и тем сильнее, чем выше концентрация хлор-иона. Хлориды вызывают питтинговую коррозию в виде отдельно расположенных глубоких язв, плотность расположения которых со временем увеличивается. Наличие в металле растягивающих напряжений неизменно ведет к постепенному перерождению округленного питтинга в коррозионную трещину. Коррозионный питтинг служит концентратором напряжения.

Совершенно противоположное действие вызывают сульфат-ионы; они повышают устойчивость металла к коррозионному растрескиванию. Как стимуляторы коррозионного процесса сульфид- и сульфат-ионы практически полностью устраняют анодную поляризуемость стали. Оба они облегчают катодный процесс. Так, на автоклавах одного из заводов в присутствии сульфат-ионов поверхность металла в межрельсовой части была изрыта сплошными, без промежутков, плоскодонными кавернами глубиной до 5-7 мм. По своему внешнему виду это напоминало растворение стали в кислоте. Однако трещин в межрельсовой зоне, как показала техническая диагностика, не обнаружено.

Если отдельно расположенные язвы, вызванные действием хлора, распространяются в основном в глубь металла, то поражения от действия сульфата распространяются по площади. Присутствие ионов сульфата подавляет действие хлора. Если соотношение ионов сульфата к хлору превышает 5, то трещин не образуется.