Том 336 № 9 (2025)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2025/9/5205
Восстановление металла парогенерирующих труб котлов после их водородного растрескивания
Актуальность. Определяется увеличением количества повреждения экранных труб промышленных энергетических котлов вследствие развития водородного охрупчивания. Это явление представляет серьезную проблему при обеспечении безопасной и бесперебойной работы энергетических установок, приводит к преждевременному выходу из строя оборудования и создает потенциально опасные ситуации. Цель. Разработка комплексной термической обработки, позволяющей «залечивать» трещины, возникшие в результате водородного охрупчивания, и восстанавливать исходную феррито-перлитную микроструктуру. Методы. Оптическая и растровая микроскопия, оптико-эмиссионный спектральный анализ химического состава, метод вакуум-нагрева с использованием масс-спектрометрического анализатора для анализа водорода, масс-спектрометрический анализ газов металла. Результаты и выводы. В статье рассматривается эксплуатационное водородное охрупчивание металла парогенерирующих труб котлов (сталь 20) с отсутствующими внешними признаками метановой болезни (вспучивания, вздутия). Трещины, образованные вследствие водородной атаки, зарождались и росли по границам зерен при обезуглероживании микроструктуры, что сопровождалось значительным уменьшением цементита (перлитных зерен) и увеличением количества ферритных зерен без образования метана. Комплексная термическая обработка использовалась для закрытия водородных трещин в трубах поверхностей нагрева, экранирующих топочное пространство котла. Результаты выявили микроструктурные улучшения, такие как срастание условно малых трещин, заполнение материалом вершин больших трещин, восстановление двухфазной феррито-перлитной микроструктуры. Обсужден механизм «залечивания» и границы применимости выявленного режима восстановительной термообработки, уровень улучшения заданных характеристик. Последующие исследования возможностей различных режимов термической обработки должны быть направлены на оценку уровня восстановления механических свойств и эксплуатационных характеристик парогенерирующих труб энергетических котлов. Однако уже сейчас полученные результаты кажутся перспективными в части продления срока службы оборудования.
Ключевые слова:
концентрация водорода, водородное охрупчивание, экранные котельные трубы, элементы тепловых станций, восстановительная термообработка
