48.Проанализируйте зависимость технологических показателей механической обработки от структуры у белого чугуна

Механическая обработка отливок из специальных чугунов очень трудоемкая операция. Наиболее трудно обрабатываются отливки из белых износостойких чугунов.

Обрабатываемость белых чугунов резанием зависит от вида и количества карбидов. Хуже всего обрабатываются ледебуритные чугуны. Замена ледебурита в белом чугуне эвтектиками на основе специальных или комплексных карбидов значительно снижает сопротивление резанию. Наилучшей обрабатываемостью обладают ванадиевые белые чугуны с инвертированной структурой. Как правило, отливки из мартенситных чугунов механически не обрабатываются. Чугуны с пониженным содержанием углерода, имея невысокую твердость (НВ 380 - 430), удовлетворительно обрабатываются твердосплавным режущим инструментом (пластинами типа ВК8 или ВК6М). Значительно улучшается обрабатываемость отливок после отжига.

Плохо поддаются механической обработке белые высокохромистые чугуны. Особенно ухудшается обрабатываемость тех белых чугунов, у которых карбиды прочно закреплены в металлической матрице (напри­мер, наклепывающегося под действием усилий резания аустенита).  Улучшение обрабатываемости белых чугунов обеспечивается перлитной основой, которая имеет меньшую твердость, чем мартенситная и не способна упрочняться в процессе резания.

Распространенным приемом уменьшения трудоемкости механической обработки деталей из белых износостойких чугунов является использование специальных вставок из легкообрабатываемых материалов - углеродистой стали, серого чугуна, которые устанавливают в литейную форму и заливают чугуном. Вставку размещают в местах, не подвергающихся абразивному износу. 

49. Назовите причины аварий труб поверхностей нагрева котлов энергетических блоков

Основными причинами повреждения труб поверхностей нагрева являются: металлургические дефекты, дефекты термической обработки, дефекты вследствие перегрева выше расчетной температуры, эрозия и износ, дефекты сварных соединений, межкристаллитная коррозия, термическая усталость.

Металлургические дефекты. В котлах высокого и сверхвысокого давления металлургические дефекты труб обнаруживаются не часто, однако быстро и с более серьезными последствиями. Наиболее часто из металлургических дефектов встречаются трещины, закаты, плены. Они являются следствием, главным образом, невысокого качества трубной заготовки и наличия в ней неудаленных поверхностных дефектов или усадочных частей слитка. Во всех случаях повреждения имеют вид продольных разрывов и свищей, которые образуются непосредственно по дефектам.

Дефекты термической обработки. Для труб из жаропрочных аустенитных сталей дефектом может оказаться мелкозернистая структура, что нередко служит причиной ускоренной ползучести. Более опасным дефектом является разнозернистая структура, которая образуется в результате интенсивного протекания процесса рекристаллизации при термической обработке труб. Разрушение образцов при испытаниях на длительную прочность обычно начинается на границе участков с различной структурой.

Перегрев выше расчетной температуры. Перегрев труб до температур, существенно превышающих расчетные, может происходить при резком снижении расхода охлаждающей воды, а также при бурном росте отложений из-за ухудшения водного режима. С повышением температуры прочностные свойства металла стенок труб снижаются. Если напряжение от внутреннего давления труб окажется равным или превысит предел текучести, соответствующий данной температуре, металл "потечет": внутренний диаметр труб станет увеличиваться, а толщина стенок – уменьшаться. Вследствие этих двух процессов напряжения от внутреннего давления возрастут еще больше, пластическая деформация пойдет все ускоряющимся темпом, и произойдет разрушение труб. Если же температура понизится до наступления разрушения, то на трубе останется раздутие - так называемая "отдулина". Деформация развивается в направлении максимальных растягивающих напряжений, а растекание и разрушение – перпендикулярно этому направлению. В соответствии с этим разрушение прямых труб характеризуется увеличением диаметра и продольным растеканием. Перегревы труб какого-либо элемента котла встречаются, как причина аварий, довольно часто. Причины перегрева и разрушения (разрыва) труб могут существенно различаться. Так, различают повреждение труб от кратковременного и длительного перегревов. При кратковременном перегреве разрушение труб характеризуется значительным увеличением диаметра и утоньшением их стенок у кромок разрыва. Кратковременные перегревы металла большей частью являются следствием резких нарушений циркуляции рабочей среды. В случае длительного перегрева разрыв труб характеризуется небольшой общей деформацией, развитием межзеренного растрескивания и разрывом вследствие слияния мелких трещин. Растрескивание и образование излома начинается от наружной поверхности трубы. Характер разрыва трубы зависит от длительности ее работы в условиях перегрева и от сорта стали. При перегреве в первую очередь разрушаются трубы, работоспособность которых понижена из-за технологических (металлургических) дефектов и дефектов термической обработки.

Эрозия и износ. Эрозии частицами золы подвержены конвективные пароперегреватели, экономайзеры и воздухоподогреватели котлов, работающих на твердом топливе. Абразивные частицы золы, увлекаемые дымовыми газами, с большой скоростью ударяют в поверхность труб и вызывают их износ. Виды износа различны: эрозионный, парозоловой, пароводяной (при водяной обдувке труб), золовой, дробевой (образуется на трубах, подвергнутых дробевой очистке). Эрозионный износ характеризуется сильно «изъеденной» поверхностью вокруг повреждений. Для парозолового износа характерно уменьшение диаметра (износ) по всему периметру и разрыв в наиболее тонком месте. Характерным признаком дробевого износа является наличие наклепанного слоя с наружной поверхности трубы.

Дефекты сварных соединений. Основными видами повреждений сварных стыков, выполненных ручной электро-дуговой сваркой, являются свищи, возникшие из-за некачественной сборки (смещение кромок) и сварки (непровары и несплавления в корне шва). Другой причиной развития свищей является пережог околошовной зоны при газовой сварке.

Межкристаллитная коррозия. Случаи разрушения труб вследствие межкристаллитной коррозии довольно редки.

Термическая усталость. Основной причиной повреждаемости труб топочных экранов, подвергаемых дальнобойной водяной очистке, является образование в результате многоцикловых операций водяной очистки трещин усталости. Трещины, возникающие в трубах вследствие термической (тепловой) усталости, могут быть кольцевыми и продольными. Эти трещины, как правило, распространяются в зернах, а не по их границам, т.е. имеют транскристаллитный, а не межкристаллитный характер.