Причины изменения технического состояния элементов котла

Под техническим состоянием объекта подразумевается состояние его свойств в данный момент времени, в процессе эксплуатации свойства объекта изменяются под воздействием различных факторов. Внешне это проявляется как отклонение параметров, характеризующих эти свойства, от установленных нормативно-технической документацией. Как отмечалось, изменение свойств объекта отображается в совокупности выходных его параметров, в том числе параметров материальных и энергетических выходных потоков, геометрических размеров и физических параметров (прочности, вязкости, твердости и т. п.) конструкционных материалов, часто называемых структурными. По изменению параметров материальных и энергетических потоков (на фиксированном режиме работы) можно судить только о том, изменилось ТС объекта или нет. На вопрос же о том, что явилось причиной изменения ТС, позволяет ответить только информация об изменении структурных параметров.

В связи с этим принято считать, что по отклонению технико-экономических показателей оценивается изменение качества функционирования технического объекта, а по отклонениям структурных параметров - изменение его технического состояния. Поэтому эффективная техническая эксплуатация любого технического объекта невозможна, если неизвестны основные причины и закономерности изменения структурных параметров под воздействием рабочих процессов и внешних воздействий.

Любой рабочий процесс в технических объектах, предназначенных для преобразования энергии, сопровождается сопутствующими процессами в той или иной степени вредными с точки зрения потребителя (отдельного человека или общества в целом). Объясняется это тем, что используемые энергоносители (топливо, вода, пар, воздух, дымовые газы и т. п.), содержащие различные примеси, не остаются нейтральными по отношению к материалам (металлам, огнеупорным и изоляционным материалам), из которых изготовлены технические объекты. Последнее особенно ярко проявляется в элементах судовых котлов, что было показано при рассмотрении теории рабочего процесса. Так, при сжигании топлива протекают сопутствующие процессы изнашивания распылителей форсунок, коксования элементов топочного устройства, разрушения кирпичной кладки топки. При анализе процессов теплопередачи в поверхностях нагрева отмечалось, что загрязнение труб отложениями золы и сажи является причиной не только ухудшения теплообмена (т. е. снижения тепловой эффективности), но и повреждений труб, обусловленных наружной коррозией, термической усталостью и разупрочнением металла вследствие перегрева при высоких температурах.

Процессы подогрева воды, парообразования и перегрева пара сопровождаются накипеобразованием, процессами химической и электрохимической коррозии и ухудшением температурного режима металла. При работе котла возможно появление циклических колебаний давления и температуры теплоносителя, обусловленное нарушениями устойчивости рабочих процессов из-за разрегулирования и нестабильности работы обслуживающих механизмов и устройств.

Таким образом, исходными причинами всех изменений структурных параметров (т.е. изменений геометрических характеристик) элементов котла и вспомогательного оборудования являются физико-химические процессы, сопутствующие рабочим процессам и протекающие на поверхностях деталей и внутри объема материалов, из которых детали изготовлены.

К таким процессам относятся различные виды коррозии, эрозия, истирание, усталостные разрушения и изменение прочностных характеристик металла под действием высоких температур. В реальных условиях эти процессы существуют всегда, но интенсивность их протекания определяется следующими факторами: загрязнением наружных и внутренних поверхностей элементов, конструктивными и технологическими недостатками, нарушениями правил технической эксплуатации.

Закономерности протекания процессов разрушения хорошо изучены теоретически. Влияние же трех групп отмеченных факторов на повреждаемость элементов котла может быть понято только на основе анализа характерных эксплуатационных случаев аварий и отказов оборудования. Это означает, что каждый раз при отыскании причин тех или иных повреждений необходимо четко выделить доминирующий фактор и реконструировать условия протекания процессов разрушения. Именно с этих позиций и рассматриваются далее причины изменения технического состояния КУ, обусловленного повреждением их элементов.