Как сварить котел для отопления: Как сварить своими руками котёл отопления чертежи, виды, фото и видео

Содержание

Как сварить котел для отопления своими руками правильно?

Сегодня приобрести котел не составляет труда. Разумеется, если есть средства на покупку. Ассортимент отопительной продукции, представленной на рынке, весьма широк. Но как быть, если денег мало, а без котла не обойтись?

Самодельный электрокотел

Решение давно найдено и широко используется – сварить котел отопления своими руками. О том, как это сделать правильно, чтобы нагреватель работал не хуже заводского, пойдет речь в статье.

Виды отопительных котлов

Прежде чем приступить к работе, решите, какой тип котла требуется. Правильно оцените возможности снабжения тем или иным топливом в вашем регионе, узнайте его стоимость.

Есть несколько типов нагревателей в зависимости от используемого топлива. Любой из них можно сделать своими руками:

  • Электрический – самый простой. Представляет собой бак или трубу с вмонтированным ТЭНом. К емкости присоединяются два патрубка, соединяющие котел с линиями подачи и обратки.
    Конструкция проста, дымохода и камеры сгорания не требуется.

Но учитывайте, что электроэнергия – дорогое топливо, а при падениях напряжения, которые характерны для электросетей в России, котел работает с перебоями, падает мощность и температура воды.

  • Газовый. Его конструкция сложнее. При сооружении учитывайте, что для установки потребуется разрешение газовой службы. Сделанный своими руками котел могут не принять в эксплуатацию.
  • Жидкотопливный. Если есть дешевая солярка – хорошее решение. Но придется искать помещение под топливный склад с соответствующими требованиями безопасности и строить утепленный топливопровод. Настройка горелки такого котла – сложная процедура.
  • Твердотопливный. Оптимальный тип котла для самопального производства. Прост, надежен, а дрова доступны везде. В домах и дачах по всей стране устанавливают такие агрегаты, выполненные домашними умельцами. О нем сегодня и пойдет речь.

Твердотопливный котел

Что потребуется

Чтобы самому собрать котел отопления, надо обладать умениями сварщика. Причем, хорошей квалификации. Некачественные швы приведут к выходу котла из строя или несчастному случаю – отравлению газами.

Для работы понадобится следующий инструмент:

  • Электросварочный аппарат;
  • Газовый резак;
  • Болгарка;
  • Молоток;
  • Рулетка;
  • Маркер или мел.

Потребуются такие материалы:

  • Труба стальная бесшовная диаметром 42,5 см с толщиной стенок 6 мм;
  • Труба диаметром 10 см;
  • Труба диаметром 2,5 см;
  • Листовая сталь толщиной не менее 4 мм;
  • Сгон диаметром 2,5 см – 2 штуки;
  • Петли маленькие;
  • Уголок 2,5 см;
  • Арматура диаметром 8 мм.

Конструкция и проект

Чертежи и проекты котлов есть в интернете. Вариантов конструкции множество, но все построены на одном принципе – сгорании дров (угля или пеллетов) в топке и нагреве воды в теплообменнике или емкости над топкой с последующей циркуляцией по контуру отопления.

Нагрев воды в такой конструкции производится от всех элементов, включая дымоход, проходящий через бак с водой. Корпус котла тоже нагревается и отдает тепло воде после окончания процесса горения в топке. Горячая вода поднимается, выходит через верхний патрубок и устремляется по трубам системы отопления. Пройдя через контур отопления, она возвращается через нижний патрубок (обратку) в котел охлажденной, и процесс повторяется снова.

  • Первым делом выполняют корпус котла. Для этого берут толстую трубу (42,2 см) и отрезают кусок длиной в один метр. Для этого придется использовать газовый резак. Края требуется обработать болгаркой.

Примерный проект котла

  • Затем выполняют прорези для топки и поддувала. Они прямоугольные и располагаются друг над другом (топка над поддувалом) на расстоянии 5 см. Для топки требуется вырез с размерами 20 на 10 см, а для поддувала – 20 на 3 см. От нижнего края трубы до поддувала оставляют 5-7 см. Отрезанные части не выбрасывайте – из них получатся дверцы.
  • После этого делают отверстия для патрубков – подачи и обратки. Рекомендуется делать отверстия диаметром 25 мм, их располагают на одной линии. При этом подвод обратки осуществляется над топкой на 15 см выше верхнего обреза. Патрубок подачи воды врезают в 5 см от верхнего края трубы (корпуса). Далее к отверстиям приваривают сгоны.
  • Теперь приступают к созданию внутренних частей котла. Сначала из стального листа требуется вырезать три блина. Два диаметром больше корпуса – 42,5 см и один с диаметром меньшим – 41,2 см. Его необходимо установить потом внутрь. С учетом толщины стенок трубы разница в диаметре в 1 мм обеспечит легкость вхождения в трубу.
  • После этого в одном большом и малом блинах вырезают в центре отверстие диаметром 10 см. оно требуется для вставки дымохода. Сам дымоход нарезают из приготовленной трубы диаметром 10 см.
  • Ножки для котла делают из трубки диаметром 2,5 см. Для этого используют четыре отрезка длиной по 5 см. Зольник делается из арматуры, которую сваривают из кусков длиной, подходящей под диаметр корпуса котла.

Водогрейный котел

Сборка агрегата

Сборка котла начинается с приваривания дымохода к блину малого диаметра (41,2 см). Затем вваривают временные упоры внутри корпуса на высоте 30 см от обреза топки. Для этого используется обычная стальная проволока или та же арматура. Потом сверху на них устанавливают блин с дымоходом.

После этого начинается самая сложная и ответственная часть работы – сварка блина с корпусом, причем с двух сторон. Блин служить границей или стенкой между топкой и емкостью для воды и от качества этого шва зависеть все.

Затем сверху надевают на дымоход блин диаметром 42,5 см с отверстием и хорошенько сваривают все швы – между дымоходом и блином и между блином и корпусом.

Следующий этап работы – установка зольника. Сначала вставляют решетку из арматуры внутрь корпуса с другой стороны, а затем приваривают упоры из уголка, на которые ляжет зольник при переворачивании трубы (корпуса). Зольник устанавливается между топкой и поддувалом.

После этого приваривают оставшийся целый блин к нижнему обрезу трубы (корпуса) и уже к нему присоединяют ножки котла. Далее остается сделать дверцы. К обрезу топки и кускам от вырезов приваривают петли и навешивают дверцу.

Задвижку поддувала можно сделать по-разному. Это может быть просто обычная дверца, в виде шибера или поворотной заслонки с отверстиями в корпусе.

Есть еще один вариант – купить готовые дверцы, задвижки или заслонки. Они выполняются из чугуна и оснащены теплоизоляцией, исключающей вероятность сильных ожогов при соприкосновении.

Дверцы и задвижка поддувала

Подключение и тестирование

Когда котел готов, требуется провести испытания на герметичность швов. С этой целью на один из сгонов накручивают заглушку, а во второй заливают воду. Если нигде не протекает, можно быть уверенным, что во время реальной работы котел тоже не потечет.

На видео показан процесс изготовления пиролизного котла:

Теперь котел нужно подключить к системе отопления. Для этого используются установленные сгоны. Особое внимание уделите монтажу дымохода. Проследите, чтобы он выходил вертикально вверх. Если установить его таким образом не получается, то допускается выполнение не более трех отводов. В зоне чердака дымоход рекомендуется утеплять.

Когда все готово, можно начать пробную топку. В первый раз не рекомендуется использовать большой объем топлива. Самое главное сейчас – это протопить котел и дымоход. В процесс тестирования регулируют зазор в поддувале и опытным путем определяют оптимальный.

В процессе эксплуатации такой печки важно не превышать высоту закладки. Между верхним краем топлива и баком с водой должно быть не менее 20 см. Так обеспечивается полное сгорание и нормальный вывод угарных газов.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Сварить котел отопления своими руками чертежи

Как сварить котел для отопления дома своими руками

Каждый задумывался о том, какими способами можно сэкономить на отоплении своего жилья.

Лучшим способом отопления является котел, ведь сварить его можно самостоятельно. Данная статья предназначается для тех, кто не знает, как сварить котел отопления своими руками и любит самостоятельно мастерить приспособления, увеличивающие уровень комфорта в собственном доме.

Как подобрать правильный способ изготовления

Перед тем, как обращаться к специалистам или искать в Интернете способы изготовления, необходимо определиться с его предназначением. Ведь от его роли будет зависеть и вид его конструкции. Для начала необходимо уяснить, что все котлы своими руками основаны на едином принципе: устройство греет теплоноситель, а теплообменник получает тепло за счет сгорающего топлива.

Для того чтобы добиться максимальной эффективности нагрева, необходимо учесть конструкцию и сгорание топлива. На основе простых физических законов можно сделать вывод, что большой показатель тепла, передаваемого за единицу времени, напрямую зависит от размера емкости носителя тепла и площади передающей трубки.

Учитывая полноту сгорания топлива, необходимо допустить максимальный приток кислорода к топливу, чтобы предотвратить отток пиролизного газа, который передает немало тепла.

Конструкция котла

Конструкция и внешний вид котла будет зависеть от нескольких технических параметров:

  • Перед тем, как приступить к сборке элемента отопления, необходимо удостовериться в наличии материала. В лучшем случае следует подобрать нержавеющий жаросткойкий вид металла, но может сойти и обычный железный лист (на практике очень легко найти дешевый материал).
  • Следующим немаловажным фактором создания будет выбор возможности обработки стали. Не каждый имеет в своем гараже оборудование для выплавки чугунной стали, которая обычно стоит дороже котла, поэтому стиль обработки ограничивается только лишь вашей фантазией. Традиционным методом изготовления является резка болгаркой, электросваркой или газовым резаком стального листа.
  • На конструкцию печки также влияет вид топлива, которое вы собираетесь применять для отопления.
  • Также нужно рассчитать правильный способ циркуляции носителя тепла, а именно максимально расширить диаметр контуров и патрубков и увеличить высоту водяного бака. Большой размер диаметра позволяет уменьшить сопротивление воде и получить высокую скорость передачи теплоносителя без применения специальных насосов.

Сборка самодельного котла будет немного отличаться от заводского по одной простой причине: если электроэнергия перестанет подаваться на разогретый водяной бак, стоит ожидать проблем с подачей воды. Эти факторы могут привести к разрушению самодельного отопителя, вследствие давления паров. Поэтому следует собирать руками с меньшим диаметром труб и высотой водяного бака.

Разнообразие самодельных котлов отопления и способы их установки

При изготовлении домашнего котла своими руками следует выбрать его тип в зависимости от материалов и способа отопления. Далее вы узнаете о дровяных, электрических, пиролизных и масляных типах котлов.

Дровяные котлы

Если рассматривать простой вариант изготовления котла, то это похоже на два цилиндра разных диаметров, помещенных один в другой. Внешний водяной цилиндр предназначается для хранения воды, а внутренний – для печки твердого топлива. Так как пространство между трубками забито водой, вы можете выбрать любой диаметр для труб, но желательно сделать его больше, чтобы уменьшить сварку. Главным недостатком дровяного котла является низкое значение коэффициента полезного действия, однако простота его изготовления и дальнейшего использования делает его одним из самых популярных самодельных средств отопления.

Для сборки котла понадобятся следующие инструменты: перчатки на руки, спецодежда и маска для сварки, дрель со сверлами по металлу, электроды и сварочный аппарат, а также измерительные приборы (рулетка, уровень и т.д.). Из материалов нам понадобятся листы толщиной по 5 миллиметров, дроссельные заслонки, дверцы для котла, чугунная решетка и уголки.

Рис. 1 Принцип работы

Процесс сооружения дровяного котла отопления пошагово:

  • Взять две бочки разного диаметра шириной, не более чем по 4 миллиметра.
  • Вырезать отверстия для зольника и водяного контейнера в обеих бочках с помощью болгарки.
  • Установить цилиндры друг в друга и сварить над ними крышку.
  • Приварить вместе топку и зольник и закрыть дверцей.
  • Приварить к бочкам трубы для циркуляции воды и подключения к генератору.
  • Приделать рештак внутрь печки.
  • Сделать отверстие для дымохода в бочке и установить трубу.
  • По окончанию работ проверить его на герметичность (проверить на предмет течи).
  • Смонтировать и подключить к сети.

Рис. 2 Современный дизайн

Пиролизные котлы отопления

Для того чтобы сэкономить на материалах и энергии, потраченной на работу котла, следует использовать именно такой тип агрегатов. Принцип работы котла заключается в смеси воздуха и пиролизного газа, которая воспламеняется и дает больше тепла. Стоимость материалов для изготовления пиролизного котла на порядок выше, чем у дровяного, но через пару отопительных сезонов устройство окупается.

Конструкция пиролизного водяного агрегата будет состоять из нескольких секторов: регуляторы подачи электроэнергии, отверстие, дымовые каналы, вентилятор, камера сгорания и трубы. При его изготовлении необходимо придерживаться точного чертежа в связи со сложностью в сборке конструкции. Высокая отопительная способность и коэффициент полезного действия позволяют снизить расход энергии и установить мощность на 25-30 кВт, в отличие от других котлов (40-50 кВт).

Рис. 3 Схема сборки

Для его сборки нам понадобится электродрель, термодатчик, отрезной круг на 230 миллиметров, болгарка, электроды и сварочный аппарат, а также стальные полосы толщиной 2 мм и вентилятор.

  • Вырезать отверстие для топлива немного выше, чем резервуар для горения.
  • Установить ограничитель, который контролирует подачу воздуха.
  • Вырезать в котле специальное отверстие для ограничителя.
  • Приварить ограничитель из трубы толщиной 65-70 мм.
  • Сделать прямоугольное отверстие для загрузки и надежно закрыть его стальной накладкой.
  • Вырезать отверстие для удаления золы.
  • Желательно сделать отводную трубу с изгибом ради повышения количества вырабатываемого тепла.
  • Установить снаружи конструкции вентиль для регулировки количества теплоносителя.
  • Провести герметическую проверку и смонтировать.

Рис. 4 Принцип работы

Котлы отопления на отработанном масле

Довольно необычная конструкция котла, которая предполагает использование масла как топлива для отопления. При работе отопитель испаряет масло, которое, в свою очередь, капает в поддон и превращается в горючий газ. Этот газ играет роль теплообменника. Данный вид котла является универсальным и легким в использовании, а также экономичным: как топливо может использоваться обычная солярка.

Так как процесс горения в таком агрегате происходит дважды, следует устанавливать две камеры для горения. Отработанное масло горит в первой камере, а потом в виде горючего газа переходит во вторую камеру, и, перемешиваясь с кислородом, производит процесс горения, который и образовывает тепло. В связи с работой на высоких температурах не рекомендуется устанавливать его возле окон и на сквозняках, однако, в использовании он весьма безопасен.

Рис. 5 Принцип работы

  • Первая камера изготовляется для подачи воздуха, поэтому мастерим ее так, чтобы она регулировалась: устанавливаем заслонку, которая по возможности открывается и закрывается;
  • Вторая камера, предназначенная для обработанного масла для сжигания, должна быть разборной, чтобы по возможности вычищать ее от золы и ржавчины;
  • Приварить строго вертикальный дымоход (безо всяких наклонов) длиной не менее в четыре метра;
  • Срезать нижнюю и верхнюю части баллона и изготовить из оставшихся половинок разборную камеру для сгораемого масла;
  • Приварить ножки к нижней части баллона и вырезать отверстие для трубы снизу;
  • Делаем несколько отверстий для вентиляции в трубе и привариваем к новоиспеченному резервуару;
  • Привариваем этот баллон к трубам и соединяем их с трубами;
  • Установить.

Рис. 6 Способ оформления

Электрический котел отопления

Еще одним распространенным видом котлов является электрический. Его популярность среди мастеров обусловлена экономичностью и простотой сборки. Монтируется он в трубу, идущую вертикально вверх, а тэн подсоединяется вовнутрь нее. Из обратного трубопровода идет патрубок из обратного трубопровода, к которому присоединена поддача сверху. На этом конструкцией электрического котла можно было бы ограничиться.

Однако для правильной его работы необходимо учитывать некоторые нюансы, а именно вид топлива. Ведь электрическое отопление своими руками является одним из самых дорогих в наши дни, поэтому установка электрического котла влечет за собой внушительные материальные затраты.

При сборке корпуса котла необходимо собирать с двойными стенками, между которыми протекает теплоизолирующий материал (обычно песок). Между зольным и топочным бункерами приваривается перегородка, а на внутренние стенки – ребра, которые соединяют внешние и внутренние стенки. На лицевой стороне корпуса желательно установить окошки, вырезав болгаркой промежутки. Также не стоит забывать об установке дверей для очистки резервуара и дымохода, идущего прямолинейно вверх.

Надеюсь, данные рекомендации помогли вам разобраться в типах и предназначению котлов, а также ответила на вопрос, как сварить котел для отопления. Для изготовления своими руками необходимо потратиться, но через пару отопительных сезонов вы начнете прилично экономить!

Котел Viessmann

Котел отопления своими руками

Центром отопительной системы в частном доме является отопительный котел. Именно он выделяет энергию, которая в дальнейшем преобразуется, поступает в теплоноситель и нагревает отопительные радиаторы. В этой статье мы расскажем как сделать котел отопления своими руками, как сварить котел для отопления частного дома, а также предоставим чертежи и фото инструкции.

Виды отопительных котлов

Котлы, работающие на газу

Перед началом самостоятельного изготовления котла, необходимо определиться с его видом, который зависит от типа топлива, нагреваемого тепловой носитель. При желании можно соорудить котел, работающий от любого топлива. Найти необходимую информацию можно на ресурсах интернета. Однако прежде чем сделать выбор, стоит иметь представление о преимуществах и недостатках самых известных из них.

  1. Котлы для отопления, работающие на газу. Данный вид не стоит пытаться изготовить своими руками, так как к ним предъявляется очень много требований, которые вы вряд ли сможете удовлетворить. Ну и не менее важная причина – это высокая вероятность взрыва в ходе эксплуатации. Монтаж газового котла запрещен в подвальном помещении дома.
  2. Для изготовления электрического котла вам не потребуется профессиональных навыков и наличия множества материалов. Нельзя не отметить огромный недостаток – высокие цены на электрическую энергию. Это является идеальным вариантом для периодического обогрева домика на даче, но для постоянного использования электрический котел очень дорог.
  3. Котел с жидким топливом вполне подходит для изготовления своими руками, но стоимость топлива и особенности настройки форсунок могут вызвать немалые сложности в ходе работ.
  4. Среди всех перечисленных вариантов самым оптимальным можно назвать котел, работающий на твердом топливе, в качестве которого можно успешно использовать дрова.

Котел для системы водяного отопления

Всем известно, что дрова имеют высокую скорость сгорания, а соответственно не успевают обогреть помещение до нужной температуры при первоначальном КПД. Для того чтобы оптимизировать этот процесс, стоит рассмотреть два способа самостоятельного сооружения котлов на твердом топливе.

Пиролизный вариант котла

Котел такого вида адаптирован под сжигание дров, его дополнительное название – газогенераторный котел. Суть его работы состоит в том, что сгорание дров и выходящих из них летучих веществ осуществляется отдельно. Благодаря пиролизному процессу таким котлам удается сохранять оптимальный температурный режим теплового носителя длительностью от 6 до 12 часов, не подкладывая дрова.

Принцип работы пиролизного котла Работа пиролизного котла не может осуществляться без электрической энергии, которая обеспечивает работу вентилятора поддерживающего процесс горения принудительным способом.

Размеры таких конструкций составляют 1,5×0,75×1,7 м. Объем емкости для воды – 500 литров с обеспечиваемой мощностью 50 кВт. Габариты установки могут варьироваться исходя из индивидуальных потребностей.

Как правило, для самостоятельного изготовления конструкции вам потребуется стальной лист толщиной 4-6 мм, чугунный лист 1 см, труба из стали с толщиной стен 4 мм, электроды для сварки и сварочный аппарат. Также запаситесь центробежным вентилятором, колосниковой решеткой, совпадающей с размером камеры горения, автоматическое устройство для регулирования температурного режима, асбестовый лист и уплотнительный шнур.

По окончании процесса изготовления должна быть произведена обвязка котла отопления своими руками с соблюдением технологических требований.

Пеллетный тип котла

Принцип работы пеллетного котла

Этот вид котельной установки более автоматизирован и менее прихотлив в уходе в процессе эксплуатации. Пеллеты представляют собой гранулированную древесину, для изготовления которой используются опилки и стружка. Поскольку этот материал сыпучий, их подача в камеру для сгорания осуществляется автоматически с помощью шнека, или бункера.

Пеллеты У вас могут возникнуть трудности при изготовлении такого котла из-за отсутствия определенного электрического оборудования: электрического двигателя для обеспечения работы шнека, или бункерной заслонки.

Работа пеллетного котла выполняется таким способом, при котором отпадает необходимость в растопке или добавлении топлива. На это влияют габариты бункера. Благодаря принципу работы котельной установки можно контролировать количество выделяемого тепла, за счет количества подаваемых пеллет в топку.

Эти два вида котлов являются оптимальными для собственноручного изготовления. На каком из них останавливать свой выбор, решать вам. Это определяется многими факторами, главным из которых является необходимость в тепле и наличии определенного вида топлива, которое вы будете применять.

При любом варианте необходимо строго следовать технологии и соблюдать правила безопасности.

Посмотрите, как можно самостоятельно сделать котел длительного горения:

В этом видео демонстрируется твердотопливный котел шахтного типа с теплоаккумулятором:

Схемы и чертежи

Устройство печки медленного горения

Устройство пеллетного котла

Чертеж твердотопливного котла

Чертеж с размерами для создания твердотопливного котла

Чертеж пиролизного котла Viessmann на 25-40 кВт

Viessmann на 65 и 80 кВт

Чертеж котла для самостоятельного изготовления

Печь медленного горения

Чертеж печи на отработке

Простой и безопасный банный котел

Сварочные работы при изготовлении котла

Изготовление котла в домашних условиях

Переделка сейфа в печку

Печь-камин с режимом тления до 8 часов

Печка медленного горения из газового баллона

Самодельная металлическая печь

Надёжный и экономичный твердотопливный котёл

Котел отопления на отработанном масле

Выполненный из бочки

Испытание самодельного котла длительного горения

Как сделать котел отопления

Проектируя систему отопления для частного дома, многие владельцы для того, чтобы сократить расходы на покупку оборудования, предпочитают самодельные котлы отопления заводским. Действительно, заводские агрегаты стоят достаточно дорого, а сделать котёл на дровах своими руками вполне по силам, если у вас имеются грамотные чертежи и есть навыки обращения с инструментами для механической обработки материалов, а также со сварочным аппаратом.

Схема работы водогрейных котлов, как правило, универсальна – тепловая энергия, которая выделяется при сгорании топлива, передаётся на теплообменник, откуда идёт на отопительные приборы для обогрева дома. Конструкция агрегатов может быть самой разной, как используемое топливо и материалы для изготовления.

Пиролизные котлы длительного горения

Схема работы пиролизного устройства длительного горения основана на процессе пиролиза (сухой перегонки). В процессе тления дров выделяется древесный газ, который сгорает при очень высокой температуре. При этом выделяется большое количество тепла – оно идёт на обогрев водяного теплообменника, откуда поступает через магистраль в отопительные приборы для обогрева дома.

Твердотопливные пиролизные котлы – достаточно дорогое удовольствие, поэтому многие владельцы для своего дома предпочитают изготовить самодельный котёл отопления.

Конструкция такого агрегата довольно проста. Твердотопливные пиролизные котлы состоят из следующих элементов:

  • Камера загрузки дров.
  • Колосник.
  • Камера сгорания летучих газов.
  • Дымосос – средство обеспечения принудительной тяги.
  • Теплообменник водяного типа.

Дрова помещают в загрузочную камеру, поджигают и закрывают заслонку. В герметичном пространстве при тлении дров образуются азот, углерод и водород. Они поступают в специальный отсек, где сгорают – при этом выделяется большое количество теплоты. Она используется для нагревания водяного контура, откуда вместе с нагретым теплоносителем идёт на отопление дома.

Время сгорания топлива у такого водогрейного устройства составляет около 12 часов – это достаточно удобно, поскольку нет необходимости часто к нему наведываться для загрузки новой порции дров. По этой причине твердотопливные котлы пиролизного действия очень высоко ценятся среди владельцев домов частного сектора.

Чертёж на схеме наглядно демонстрирует все особенности конструкции водогрейных котлов пиролизного действия.

Для того, чтобы самостоятельно изготовить подобный аппарат, понадобятся болгарка, сварочный аппарат и следующие расходные материалы:

  • Лист металла толщиной в 4 мм.
  • Металлическая труба диаметром в 300 мм с толщиной стенки 3 мм.
  • Металлические трубы, диаметр которых составляет 60 мм.
  • Металлические трубы, диаметр которых составляет 100 мм.

Пошагово алгоритм изготовления выглядит следующим образом:

  • Отрезаем участок длиной 1 м из трубы диаметром 300 мм.
  • Далее необходимо приделать дно из листового металла – для этого нужно вырезать участок необходимого размера и сварить с трубой. Подставки можно сварить из швеллера.
  • Далее делаем средство для забора воздуха. Вырезаем из листового металла круг диаметром 28 см. В середине сверлим отверстие размером 20 мм.
  • Размещаем с одной стороны вентилятор – лопасти должны быть 5 см по ширине.
  • Далее ставим трубку, диаметр которой 60 мм и длина более 1 м. С верхней стороны крепим люк для того, чтобы была возможность регулировки воздушного потока.
  • В нижней части котла необходимо отверстие для топлива. Далее нужно сварить и прикрепить люк для герметичного закрывания.
  • Сверху размещаем дымоход. Он ставится вертикально на расстоянии 40 см, после чего его пропускают через теплообменник.

Твердотопливные пиролизные устройства водогрейного типа очень эффективно обеспечивают отопление частного дома. Их самостоятельное изготовление помогает сэкономить очень существенную сумму денег.

Как изготовить паровой котёл своими руками

Схема действия паровых систем отопления построена на использовании тепловой энергии горячего пара. При сгорании топлива образуется определённое количество теплоты, которое поступает на водогрейный участок системы. Там вода превращается в пар, который под высоким давлением поступает с водогрейного участка в магистраль отопления.

Такие аппараты могут быть одноконтурными и двухконтурными. Одноконтурный аппарат используется только для отопления. Двухконтурный обеспечивает ещё и наличие горячего водяного снабжения.

Паровая система отопления состоит из следующих элементов:

  • Водогрейного парового устройства.
  • Стояков.
  • Магистрали.
  • Радиаторов отопления.

Чертёж на рисунке наглядно демонстрирует все нюансы конструкции парового котла.

Сварить такой агрегат своими руками можно, если иметь некоторые навыки в обращении со сварочным аппаратом и инструментами для механической обработки материалов. Самой важной частью системы является барабан. К нему подсоединяем трубы водяного контура и приборы для контроля и измерений.

В верхнюю часть агрегата при помощи насоса нагнетается вода. Вниз направлены трубы, по которым вода поступает в коллекторы и подъёмный трубопровод. Он проходит в зоне сгорания топлива и там происходит нагревание воды. По сути здесь задействован принцип сообщающихся сосудов.

Для начала необходимо хорошо продумать систему и изучить все её элементы. Потом необходимо закупить все необходимые расходные материалы и инструменты:

  • Трубы из нержавейки диаметром 10-12 см.
  • Стальной лист из нержавейки толщиной в 1 мм.
  • Трубы диаметром 10 мм и 30 мм.
  • Предохранительный клапан.
  • Асбест.
  • Инструменты для механической обработки.
  • Сварочный аппарат.
  • Приборы для контроля и измерений.

Далее изготовление агрегата выглядит следующим образом:

  • Делаем корпус из трубы длиной 11 см с толщиной стенки 2,5 мм.
  • Делаем 12 дымогарных труб длиной 10 см.
  • Делаем жаровую трубку 11 см.
  • Из листа нержавейки изготавливаем перегородки. В них проделываем отверстия для дымогарных трубок – их крепим к основанию при помощи сварки.
  • Привариваем к корпусу предохранительный клапан и коллектор.
  • Теплоизоляцию выполняем при помощи асбеста.
  • Оснащаем агрегат приборами контроля и регулировки.

Как показывает практика, изготовление котлов для систем отопления частных домов достаточно распространено. При правильном выполнении всех теплотехнических расчётов, при наличии грамотно составленного чертежа и схемы разводки магистрали такие аппараты достаточно эффективно справляются со своей задачей и позволяют сэкономить значительную сумму денег, поскольку подобные устройства заводского изготовления стоят достаточно дорого.

Изготовление отопительных аппаратов своими силами – задача скрупулёзная, сложная и трудоёмкая. Для того, чтобы с ней справиться, нужно уметь пользоваться сварочным аппаратом и иметь навыки владения инструментами для механической обработки материалов. Если же вы таких навыков не имеете, такой случай будет неплохим поводом научиться – и вы своими руками сумеете обеспечить своё жильё теплом и комфортом.

Проектируя систему отопления для частного дома, многие владельцы для того, чтобы сократить расходы на покупку оборудования, предпочитают самодельные котлы отопления заводским. Действительно, заводские агрегаты стоят достаточно дорого, а сделать котёл…

  • Cхема подключения котла на твердом топливе
  • Как работают пиролизные котлы
  • Котел длительного горения своими руками
  • Самодельный пеллетный котел

Источники: http://kotlomaniya.ru/kotly/kak-svarit-kotel-otpleniya-svoimi-rukami.html, http://kakpravilnosdelat.ru/kotel-otopleniya-svoimi-rukami/, http://mynovostroika.ru/kotel_otoplenija_svoimi_rukami

▶▷▶▷ как сделать своими руками дровяной котел для отопления

▶▷▶▷ как сделать своими руками дровяной котел для отопления
ИнтерфейсРусский/Английский
Тип лицензияFree
Кол-во просмотров257
Кол-во загрузок132 раз
Обновление:19-03-2019

как сделать своими руками дровяной котел для отопления — Yahoo Search Results Yahoo Web Search Sign in Mail Go to Mail» data-nosubject=»[No Subject]» data-timestamp=’short’ Help Account Info Yahoo Home Settings Home News Mail Finance Tumblr Weather Sports Messenger Settings Want more to discover? Make Yahoo Your Home Page See breaking news more every time you open your browser Add it now No Thanks Yahoo Search query Web Images Video News Local Answers Shopping Recipes Sports Finance Dictionary More Anytime Past day Past week Past month Anytime Get beautiful photos on every new browser window Download Котел своими руками на дровах отопительный: как правильно ogonguru › … › Котлы › Дровяные Как сделать дровяной котёл для водяного отопления своими руками Инструменты и материалы: Сварка Болгарка, шлифовальный и отрезной диски, очки Дрель, свёрла по металлу Как сделать дровяной котел отопления своими руками ventilationproru › Системы отопления У дровяных установок есть еще одно неоспоримое преимущество – это простота конструкции, которое позволяет без особого труда сделать котел для отопления дома своими руками Как Сделать Своими Руками Дровяной Котел Для Отопления — Image Results More Как Сделать Своими Руками Дровяной Котел Для Отопления images Полуавтоматический твердотопливный котел своими руками! — YouTube wwwyoutubecom/watch?v=4PRh6XAEbJo Cached При строительстве дома встал вопрос о выборе котла для отопления , походив по магазинам понял, что ничего Котел на дровах своими руками, самодельные агрегаты x-teploru/otoplenie/kotly/na-drovax-svoimi Cached Сделать такой агрегат своими руками сложнее, чем обычный, но можно Основные элементы прибора Дровяной котел изготавливается из металлической бочки Дровяной котел своими руками: устройство 1poteplyru/kotly/drovyanoj-kotel-svoimi-rukamihtml Cached Помимо этого, сделать простой дровяной котел отопления можно своими руками В качестве топлива можно использовать не только дрова, но и уголь, брикеты сухого торфа Как сделать твердотопливный котёл своими руками: чертежи prorabguru/zagorodniy-dom/nadyozhnyiy-i Cached Как сделать кладовку в квартире для котла своими руками котел отопления своими руками Дровяные котлы для отопления частного дома: как выбрать и по gidpopechkamru/kotly/drovyanye-kotly-dlya-chastnogo Cached Купить или сделать своими руками Можно ли изготовить котел на дровах самостоятельно? Безусловно, российские умельцы способны на многое Водяные котлы на дровах своими руками для отопления baneguru/pechi/vodyanoy-kotel-na-drovah-svoimi-rukamihtml Cached К тому же газовый котел сложен в плане монтажа и дорог сам по себе Представляем вашему вниманию описание, как сделать водяной котел отопления своими руками и топить его дровами Как сварить своими руками котёл отопления: чертежи, виды prorabguru/zagorodniy-dom/delaem-kotyol Cached Помимо покупки отопительных котлов, представленных на рынке известными и не очень мировыми или отечественными производителями, всегда существует возможность сделать котёл отопления собственными руками Котел своими руками: как сделать, чертежи, как сварить x-teploru/otoplenie/kotly/svoimi-rukamihtml Cached Поэтому перед частью потребителей встает вопрос, можно ли сделать котел отопления своими руками , будет ли этот самодельный прибор работать так же эффективно, как заводские аналоги? Promotional Results For You Free Download | Mozilla Firefox ® Web Browser wwwmozillaorg Download Firefox — the faster, smarter, easier way to browse the web and all of Yahoo 1 2 3 4 5 Next 9,880 results Settings Help Suggestions Privacy (Updated) Terms (Updated) Advertise About ads About this page Powered by Bing™

  • Купить дровяной котел можно не только отечественного производства, но и импортного. Незабытое старое
  • — дровяной котел отопления. Основными потребителями дровяного оборудования являются жители частных домов, применяющие дровяные котлы для дома. Использование твердотопливного котла для отопления дома
  • домов, применяющие дровяные котлы для дома. Использование твердотопливного котла для отопления дома обладает массой преимуществ, среди которых прежде всего — получение высокого КПД, при низких затратах топлива. Кроме того, такой котел не зависит от электричества, доступный… В его основе лежит использование дровяных котлов с водяной рубашкой, устанавливаемых снаружи здания. Установить настенный котел. Хотя камины давно перестали быть единственным средством отопления, они по-прежнему любимы и желанны. Ванна для бани — статья из раздела рубрики. Реконструкции и оформления интерьера жилых помещений. Планировка и оформление, обзоры ремонтно-строительных материалов, мебели, техники и оборудования. Ниже будет рассмотрен пример создания простой дровяной печи из подручных материалов. Правда КПД котла оставляет желать лучшего, да и громоздкий уж больно. Также одновременно с установкой отопительного котла желательно установить и системы вентиляции и кондиционирования. Если система отопления уже смонтирована, то монтаж котельной состоит из двух этапов: — монтаж отопительного котла; — запуск системы отопления в целом. Установка дровяных котлов — весьма несложный … quot;Популярная механикаquot; — журнал. Статьи о технологиях, истории, оружии, архив номеров, условия подписки. Как выбрать насос для системы отопления: «умная» подача тепла. Также ребята научатся плести из бересты, лозы и кожи, а традиционные народные куклы и рождественские ангелочки станут замечательными подарками — сувенирами, сделанными своими руками. …И. С., Владимиров М. А., Кузнецов М. А., Пиро- гова Л. В., Бойцев Е. В., Кондратьев С. В., Старшов А. Г., Лебедева М. Г. Ребята приготовили открытки, сделанные своими руками…

при низких затратах топлива. Кроме того

Старшов А.

Г.
  • всегда существует возможность сделать котёл отопления собственными руками Котел своими руками: как сделать
  • которое позволяет без особого труда сделать котел для отопления дома своими руками Как Сделать Своими Руками Дровяной Котел Для Отопления — Image Results More Как Сделать Своими Руками Дровяной Котел Для Отопления images Полуавтоматический твердотопливный котел своими руками! — YouTube wwwyoutubecom/watch?v=4PRh6XAEbJo Cached При строительстве дома встал вопрос о выборе котла для отопления
  • свёрла по металлу Как сделать дровяной котел отопления своими руками ventilationproru › Системы отопления У дровяных установок есть еще одно неоспоримое преимущество – это простота конструкции

как сделать своими руками дровяной котел для отопления — Поиск в Google Специальные ссылки Перейти к основному контенту Справка по использованию специальных возможностей Оставить отзыв о специальных возможностях Нажмите здесь , если переадресация не будет выполнена в течение нескольких секунд Войти Удалить Пожаловаться на неприемлемые подсказки Режимы поиска Все Видео Картинки Покупки Новости Ещё Карты Книги Авиабилеты Финансы Настройки Настройки поиска Языки (Languages) Включить Безопасный поиск Расширенный поиск Ваши данные в Поиске История Поиск в справке Инструменты Результатов: примерно 187 000 (0,46 сек) Looking for results in English? Change to English Оставить русский Изменить язык Результаты поиска Видео 13:14 Сделать котел отопления своими руками Тепло-вода YouTube — 15 нояб 2014 г 4:30 Простой котёл отопления своими руками для дома в 100 кв м Мастерская Братьев Ждановых YouTube — 10 янв 2017 г 4:00 Простой котёл отопления своими руками на 300 квметров (simple Мастерская Братьев Ждановых YouTube — 19 дек 2016 г Все результаты Котел своими руками — 109 фото безопасных самодельных котлов sdelajrukamiru/kotel-svoimi-rukami/ Сохраненная копия Котел своими руками : инструкция и чертежи для создания электрического, газового и вопросом: как сделать котел отопления своими руками ? ‎ Электрические · ‎ Сооружение · ‎ Подготовка к сооружению Котел на дровах своими руками: самодельный дровяной котел Сохраненная копия Котел на дровах своими руками : самодельный дровяной котел , чертежи мини котла , как сделать отопительный котел , маленький котел для отопления ‎ Плюсы и минусы · ‎ Виды котлов на дровах · ‎ Подготовительный этап Как сделать дровяной котел отопления своими руками ventilationproru › Системы отопления › Твердотопливное отопление Сохраненная копия Конструкция и принцип работы отопительных котлоагрегатов Простейший пиролизный котел отопления своими руками : материалы, инструмент и Как сварить своими руками котёл отопления: чертежи, виды, фото Сохраненная копия 9 февр 2015 г — Делаем котёл отопления своими руками возможность сделать котёл отопления собственными руками Наиболее дешёвым вариантом для самостоятельного изготовления является дровяной котёл Котел отопления своими руками — как сделать, как сварить + Фото kakpravilnosdelatru/kotel-otopleniya-svoimi-rukami/ Сохраненная копия Похожие Рекомендации по монтажу котла отопления Как правильно сделать котел отопление своими руками Твердотопливный котел своими руками — Котлы отопления от kotelstroicom/theory/tverdotoplivnyj-svoimi-rukamihtml Сохраненная копия Похожие 22 мая 2015 г — В этом случае можно пойти более хлопотным путем с качественным результатом – сделать твердотопливный котел своими руками и Как сделать водяной котел отопления на дровах своими руками? mynovostroikaru › Статьи › Отопление › Котлы › Твердотопливные котлы Сохраненная копия Похожие Если следовать инструкции и придерживаться определенных правил можно самостоятельно собрать дровяной котел отопления для своего дома Самодельные котлы отопления своими руками для отопления › Альтернативное отопление Сохраненная копия Перейти к разделу Дровяные котлы — Дровяные котлы отопления своими руками – если Сделать такой котел просто, использовать – тоже, однако Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного remooru//kak-sdelat-svoimi-rukami-kotel-tverdotoplivnyiy-dlitelnogo-goreniya-ch Сохраненная копия Рейтинг: 5 — ‎2 голоса 20 июл 2017 г — Иногда целесообразно сделать своими руками котел на рынке котлов отопления на твердом топливе длительного горения Как сделать твердотопливный котел своими руками – Отопление otepleivoderu › Отопление › Котлы и водонагреватели Сохраненная копия Похожие Рейтинг: 5 — ‎2 голоса Тем более, твердотопливный котел своими руками сделать не так уж и сложно И это еще один плюс в сторону альтернативного способа отапливать Котел на дровах своими руками, самодельные агрегаты — x-teplo x-teploru/otoplenie/kotly/na-drovax-svoimi-rukamihtml Похожие По своему конструктивному исполнению самодельные дровяные котлы могут Решив сделать все своими руками , стоит сначала обратить внимание на К системе отопления такой котел можно подключить двумя способами: Котел своими руками: как сделать, чертежи, как сварить агрегат Сохраненная копия Поэтому перед частью потребителей встает вопрос, можно ли сделать котел отопления своими руками , будет ли этот самодельный прибор работать Картинки по запросу как сделать своими руками дровяной котел для отопления Другие картинки по запросу «как сделать своими руками дровяной котел для отопления» Жалоба отправлена Пожаловаться на картинки Благодарим за замечания Пожаловаться на другую картинку Пожаловаться на содержание картинки Отмена Пожаловаться Все результаты Самодельный котёл для водяного отопления на дровах — 1Drevoru Сохраненная копия 16 сент 2015 г — Котёл водяного отопления своими руками Действительно, сделать самодельный котёл водяного отопления на дровах не К минусам, которые несут самодельные дровяные котлы водяного отопления , можно Котел на дровах своими руками — Отопление частного дома gidotopleniyaru › Котлы и котельное оборудование › Твердотопливные котлы Сохраненная копия Похожие Как сделать котел на дровах своими руками Из-за этих особенностей дровяной или пеллетный твердотопливный котел становится настоящей Котел на дровах своими руками | Строительный портал — Strportru strportru/stroitelstvo-domov/kotel-na-drovakh-svoimi-rukami Сохраненная копия Похожие Дровяные котлы обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с Кроме отопления , печки/ котлы на дровах могут обеспечить дом горячей водой без Разберем пошагово, как сделать котел на дровах: Самодельный котёл для водяного отопления: как сделать, схемы Сохраненная копия Рейтинг: 3,4 — ‎14 голосов Перейти к разделу Дровяные котлы — Дровяной котел отопления своими руками Котлы указанных типов наиболее востребованы при Твердотопливный котел своими руками: фото, чертежи › Котлы › Твердотопливные Сохраненная копия котел своими руками » — энциклопедия отопления ZnatokTeplaru Самый экономичный самодельный твердотопливный котел сделать вам не удастся Котел на дровах – строим своими руками экономный › Инженерные системы › Отопление › Котлы Сохраненная копия Рейтинг: 1 — ‎1 голос Котел на дровах в современном исполнении – это эффективный отопительный агрегат Статья с видео расскажут, как построить дровяной котел Чертежи и схема твердотопливного котла Сборка своими руками prof-kirpichru/otoplenie//chertezhi-kotlov-na-tverdom-toplive-svoimi-rukamihtml Сохраненная копия 31 янв 2017 г — Чертежи котлов на твердом топливе своими руками по чертежам сделать котел медленного и сверхдлительного горения своими руками Сбросной клапан для отопления · Термодатчики для котлов отопления Дровяной котел своими руками: устройство — Отопление и Сохраненная копия Дровяной котел своими руками сделать достаточно просто Для этого можно использовать даже простую металлическую бочку на 200 л Котел на дровах своими руками — строительство и установка! › Строительство дома › Отопление Сохраненная копия 20 февр 2015 г — Самодельный дровяной котел прекрасно подойдет для обогрева гаража, теплицы, бани и, конечно же, жилых Радиаторы отопления Видео — Как сделать котел длительного горения своими руками Дровяные котлы для отопления частного дома: как выбрать и по gidpopechkamru/kotly/drovyanye-kotly-dlya-chastnogo-domahtml Сохраненная копия Перейти к разделу Купить или сделать своими руками — Самодельные дровяные котлы и печи своими руками не дадут той высокой Как сделать твердотопливный котел своими руками: инструкция + › Котлы › Водонагреватели Сохраненная копия Перейти к разделу Добавляем систему водяного отопления — Принципиальная схема твердотопливного котла с системой водяного отопления Самодельные котлы отопления: видео-инструкция по монтажу › Котлы › Твердотопливные Сохраненная копия Внешний вид и схема работы определяются доступностью материалов и тем, Литую печь из чугуна произвольной конструкции просто не создать в Этот самодельный дровяной котел отопления сделан из толстостенной Как сделать дровяной котел отопления своими руками? — Энергомир energomirbiz › Отопление › Котлы Сохраненная копия Котел на дровах своими руками — инструкция по изготовлению Дровяной котел предназначен для отопления любых типов помещений — частных и Котел длительного горения – изготовление своими руками по › Котлы и горелки Сохраненная копия Как сделать котел длительного горения на дровах и угле своими руками решивших установить твердотопливный котел отопления , в первую очередь Дровяные и угольные котлы достигают своего КПД 70—75% во время Твердотопливный котел | КлубПечниковру Сохраненная копия Поэтому и требования к конструкции котла отопления на твердом топливе иные, А вот котел на твердом топливе можно и сделать своими руками , Дровяной котел отопления: длительного горения, электро ultra-termru › Отопление › Отопительные приборы › Котлы Сохраненная копия Похожие Перейти к разделу Как создать длительное горение: дровяной котел своими руками — Такой котел вполне можно изготовить своими руками Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими › Коммуникации › Печи и системы отопления Сохраненная копия Рейтинг: 3,3 — ‎6 голосов Своими руками сделать их вполне возможно 3 Твердотопливный котел длительного горения своими руками : видео для Основные элементы котлов отопления продолжительного горения Из данной публикации вы узнаете все о дровяных котлах, их разновидностях и нюансах использования Твердотопливный котел своими руками Cделать — дачная жизнь dachnaya-zhiznru/tverdotoplivnyjj-kotel-svoimi-rukami Сохраненная копия Похожие Безусловно, всегда будет актуален вопрос выбора вида отопления для частных домов Одним и нюансах, как сделать твердотопливный котел своими руками Изготовление твердотопливного котла своими руками ( способ 2) Самодельные котлы отопления: главные принципы сборки и megabeaverru/inzhenernye-kommunikacii//samodelnye-kotly-otopleniya-vidyhtml Сохраненная копия Похожие котлы отопления своими руками Собрать литую конструкцию для самодельного дровяного котла отопления из огнеупорных материалов в домашних Дровяное отопления частного дома своими руками: котлы, схемы › Отопление › Отопление в доме Сохраненная копия Рейтинг: 4 — ‎2 голоса Перейти к разделу Изготовление дровяного котла своими руками — Сложно ли сделать дровяной котел для дома своими руками ? Главным Как сделать простой дровяной котел своими руками log-cabinru/drovyanoj-kotel-svoimi-rukami/ Сохраненная копия Похожие 17 февр 2014 г — Как сделать простой дровяной котел своими руками для горячего водоснабжения или отопления небольшого дома Дровяной котел по Твердотопливный котел своими руками, установка, монтаж opechicom/kotly/osobennosti-sozdaniya-tverdotoplivnogo-kotla-svoimi-rukamihtml Сохраненная копия Похожие Например, можно изготовить твердотопливный котел своими руками Бытовое устройство для автономного водяного отопления может быть нескольких Если помещение готово, остается только сделать котел , обвязку и Экономичные твердотопливные котлы отопления своими руками › Отопление › Отопление дома Сохраненная копия котел отопления на твердом топливе своими руками Если собираетесь топить дровами, то лучше сделать топку побольше Специалисты рекомендуют Твердотопливный котёл длительного горения: чертёж своими › Котлы › Твердотопливные Сохраненная копия Рейтинг: 2,3 — ‎3 голоса Котёл своими руками можно сделать самостоятельно, если правильно Ярким примером станет чугунная секция батареи для отопления в доме, Как сделать котел водяного отопления своими руками: советы › Строительство дома и дачи › Отопление и вентиляция Сохраненная копия Как правильно сделать котел водяного отопления своими руками Дровяной котел наиболее востребован для самостоятельной сборки из-за своей Эффективные и экономные в эксплуатации дровяные котлы Сохраненная копия Дровяной котел отопления длительного горения в основе работы имеет несложный принцип Сжигание дров Как сделать котел своими руками ? Самодельные котлы для отопления частного дома: четрежи, фото wwwportalteplaru › Котельное оборудование Сохраненная копия Похожие Сделать такой агрегат своими руками сложно, но вполне реально, и у многих получается осуществить свои планы Видео 1 Делаем котел отопления своими руками Видео 2 Делаем обычный самодельный дровяной котел Твердотопливный котел длительного горения своими руками на Сохраненная копия Изготовление ТТ- котла с прямым и верхним сжиганием своими руками Как сделать дровяной котел длительного горения на пеллетах, чей запас топлива в бункере позволяет непрерывно обеспечивать отопление до 7 суток Самодельные котлы для водяного отопления для частного дома Сохраненная копия Котёл для отопления частного дома далеко не прост в изготовлении своими руками Виды Сделать своими руками можно такие виды котлов : Дровяной котел своими руками — ТеплоГидроМаш Сохраненная копия Дровяной котел для отопления частного дома своими руками — сборка и Обычный дровяной водонагреватель сделать достаточно легко даже без Дровяной котел своими руками — Всё об отоплении teplosten24ru/drovyanoj-kotel-svoimi-rukamihtml Сохраненная копия Решив сделать все своими руками , стоит сначала обратить внимание на этого, сделать простой дровяной котел отопления можно своими руками Твердотопливный котел длительного горения своими руками Сохраненная копия 10 янв 2018 г — Твердотопливный котел длительного горения своими руками : чертежи и схемы купить , однако, многих интересует вопрос, можно ли сделать Котел отопления на твердом топливе длительного горения из Как сделать котел на дровах своими руками: пошаговое › Климатическая техника › Котел Сохраненная копия Перейти к разделу Как сделать дровяной котёл для водяного отопления своими руками — Самостоятельное изготовление дровяного котла Твердотопливные котлы своими руками из кирпича и металла wwwpostroj-domru/otoplenie/110-tverdotoplivnie-kotly-svoimy-rukamyhtml Сохраненная копия Похожие Как сделать кирпичный твердотопливный котел своими руками части котла и отвода горячей воды из верхней части котла в сеть отопления дома Дровяные котлы для отопления частного дома с водяным Сохраненная копия 5 янв 2019 г — На базе снабженного водяным контуром котла на дровах, своими руками можно сделать весьма качественную систему отопления Дровяной котел отопления из газового своими руками Газовые wwwgaztmru › Статьи › Самодельные котлы отопления Сохраненная копия Сделать дровяной котел из обычного, наиболее распространенного сейчас газового Действительно, своими руками можно сделать бесплатно вещи, Вместе с как сделать своими руками дровяной котел для отопления часто ищут котел отопления своими руками чертеж простой котел своими руками твердотопливный котел длительного горения своими руками чертежи как сделать котел отопления на дровах котлы на твердом топливе длительного горения своими руками чертежи самодельный экономичный газовый котел тт котлы своими руками котел из трубы Навигация по страницам 1 2 3 4 5 6 Следующая Ссылки в нижнем колонтитуле Россия — Подробнее… Справка Отправить отзыв Конфиденциальность Условия Аккаунт Поиск Карты YouTube Play Новости Почта Контакты Диск Календарь Google+ Переводчик Фото Ещё Покупки Документы Blogger Hangouts Google Keep Jamboard Подборки Другие сервисы Google

Купить дровяной котел можно не только отечественного производства, но и импортного. Незабытое старое — дровяной котел отопления. Основными потребителями дровяного оборудования являются жители частных домов, применяющие дровяные котлы для дома. Использование твердотопливного котла для отопления дома обладает массой преимуществ, среди которых прежде всего — получение высокого КПД, при низких затратах топлива. Кроме того, такой котел не зависит от электричества, доступный… В его основе лежит использование дровяных котлов с водяной рубашкой, устанавливаемых снаружи здания. Установить настенный котел. Хотя камины давно перестали быть единственным средством отопления, они по-прежнему любимы и желанны. Ванна для бани — статья из раздела рубрики. Реконструкции и оформления интерьера жилых помещений. Планировка и оформление, обзоры ремонтно-строительных материалов, мебели, техники и оборудования. Ниже будет рассмотрен пример создания простой дровяной печи из подручных материалов. Правда КПД котла оставляет желать лучшего, да и громоздкий уж больно. Также одновременно с установкой отопительного котла желательно установить и системы вентиляции и кондиционирования. Если система отопления уже смонтирована, то монтаж котельной состоит из двух этапов: — монтаж отопительного котла; — запуск системы отопления в целом. Установка дровяных котлов — весьма несложный … quot;Популярная механикаquot; — журнал. Статьи о технологиях, истории, оружии, архив номеров, условия подписки. Как выбрать насос для системы отопления: «умная» подача тепла. Также ребята научатся плести из бересты, лозы и кожи, а традиционные народные куклы и рождественские ангелочки станут замечательными подарками — сувенирами, сделанными своими руками. …И. С., Владимиров М. А., Кузнецов М. А., Пиро- гова Л. В., Бойцев Е. В., Кондратьев С. В., Старшов А. Г., Лебедева М. Г. Ребята приготовили открытки, сделанные своими руками…

Котел отопления своими руками: описание и чертежи

Проектируя систему отопления для частного дома, многие владельцы для того, чтобы сократить расходы на покупку оборудования, предпочитают самодельные котлы отопления заводским. Действительно, заводские агрегаты стоят достаточно дорого, а сделать котёл на дровах своими руками вполне по силам, если у вас имеются грамотные чертежи и есть навыки обращения с инструментами для механической обработки материалов, а также со сварочным аппаратом.

Схема работы водогрейных котлов, как правило, универсальна – тепловая энергия, которая выделяется при сгорании топлива, передаётся на теплообменник, откуда идёт на отопительные приборы для обогрева дома. Конструкция агрегатов может быть самой разной, как используемое топливо и материалы для изготовления.

Пиролизные котлы длительного горения

Схема работы пиролизного устройства длительного горения основана на процессе пиролиза (сухой перегонки). В процессе тления дров выделяется древесный газ, который сгорает при очень высокой температуре. При этом выделяется большое количество тепла – оно идёт на обогрев водяного теплообменника, откуда поступает через магистраль в отопительные приборы для обогрева дома.

Твердотопливные пиролизные котлы – достаточно дорогое удовольствие, поэтому многие владельцы для своего дома предпочитают изготовить самодельный котёл отопления.

Конструкция такого агрегата довольно проста. Твердотопливные пиролизные котлы состоят из следующих элементов:

  • Камера загрузки дров.
  • Колосник.
  • Камера сгорания летучих газов.
  • Дымосос – средство обеспечения принудительной тяги.
  • Теплообменник водяного типа.

Дрова помещают в загрузочную камеру, поджигают и закрывают заслонку. В герметичном пространстве при тлении дров образуются азот, углерод и водород. Они поступают в специальный отсек, где сгорают – при этом выделяется большое количество теплоты. Она используется для нагревания водяного контура, откуда вместе с нагретым теплоносителем идёт на отопление дома.

Время сгорания топлива у такого водогрейного устройства составляет около 12 часов – это достаточно удобно, поскольку нет необходимости часто к нему наведываться для загрузки новой порции дров. По этой причине твердотопливные котлы пиролизного действия очень высоко ценятся среди владельцев домов частного сектора.

Чертёж на схеме наглядно демонстрирует все особенности конструкции водогрейных котлов пиролизного действия.

Для того, чтобы самостоятельно изготовить подобный аппарат, понадобятся болгарка, сварочный аппарат и следующие расходные материалы:

  • Лист металла толщиной в 4 мм.
  • Металлическая труба диаметром в 300 мм с толщиной стенки 3 мм.
  • Металлические трубы, диаметр которых составляет 60 мм.
  • Металлические трубы, диаметр которых составляет 100 мм.

Пошагово алгоритм изготовления выглядит следующим образом:

  • Отрезаем участок длиной 1 м из трубы диаметром 300 мм.
  • Далее необходимо приделать дно из листового металла – для этого нужно вырезать участок необходимого размера и сварить с трубой. Подставки можно сварить из швеллера.
  • Далее делаем средство для забора воздуха. Вырезаем из листового металла круг диаметром 28 см. В середине сверлим отверстие размером 20 мм.
  • Размещаем с одной стороны вентилятор – лопасти должны быть 5 см по ширине.
  • Далее ставим трубку, диаметр которой 60 мм и длина более 1 м. С верхней стороны крепим люк для того, чтобы была возможность регулировки воздушного потока.
  • В нижней части котла необходимо отверстие для топлива. Далее нужно сварить и прикрепить люк для герметичного закрывания.
  • Сверху размещаем дымоход. Он ставится вертикально на расстоянии 40 см, после чего его пропускают через теплообменник.

Твердотопливные пиролизные устройства водогрейного типа очень эффективно обеспечивают отопление частного дома. Их самостоятельное изготовление помогает сэкономить очень существенную сумму денег.

Как изготовить паровой котёл своими руками

Схема действия паровых систем отопления построена на использовании тепловой энергии горячего пара. При сгорании топлива образуется определённое количество теплоты, которое поступает на водогрейный участок системы. Там вода превращается в пар, который под высоким давлением поступает с водогрейного участка в магистраль отопления.

Такие аппараты могут быть одноконтурными и двухконтурными. Одноконтурный аппарат используется только для отопления. Двухконтурный обеспечивает ещё и наличие горячего водяного снабжения.

Паровая система отопления состоит из следующих элементов:

  • Водогрейного парового устройства.
  • Стояков.
  • Магистрали.
  • Радиаторов отопления.

Чертёж на рисунке наглядно демонстрирует все нюансы конструкции парового котла.

Читайте также: Газовый самодельный котел отопления.

Сварить такой агрегат своими руками можно, если иметь некоторые навыки в обращении со сварочным аппаратом и инструментами для механической обработки материалов. Самой важной частью системы является барабан. К нему подсоединяем трубы водяного контура и приборы для контроля и измерений.

В верхнюю часть агрегата при помощи насоса нагнетается вода. Вниз направлены трубы, по которым вода поступает в коллекторы и подъёмный трубопровод. Он проходит в зоне сгорания топлива и там происходит нагревание воды. По сути здесь задействован принцип сообщающихся сосудов.

Для начала необходимо хорошо продумать систему и изучить все её элементы. Потом необходимо закупить все необходимые расходные материалы и инструменты:

  • Трубы из нержавейки диаметром 10-12 см.
  • Стальной лист из нержавейки толщиной в 1 мм.
  • Трубы диаметром 10 мм и 30 мм.
  • Предохранительный клапан.
  • Асбест.
  • Инструменты для механической обработки.
  • Сварочный аппарат.
  • Приборы для контроля и измерений.

Далее изготовление агрегата выглядит следующим образом:

  • Делаем корпус из трубы длиной 11 см с толщиной стенки 2,5 мм.
  • Делаем 12 дымогарных труб длиной 10 см.
  • Делаем жаровую трубку 11 см.
  • Из листа нержавейки изготавливаем перегородки. В них проделываем отверстия для дымогарных трубок – их крепим к основанию при помощи сварки.
  • Привариваем к корпусу предохранительный клапан и коллектор.
  • Теплоизоляцию выполняем при помощи асбеста.
  • Оснащаем агрегат приборами контроля и регулировки.

Заключение

Как показывает практика, изготовление котлов для систем отопления частных домов достаточно распространено. При правильном выполнении всех теплотехнических расчётов, при наличии грамотно составленного чертежа и схемы разводки магистрали такие аппараты достаточно эффективно справляются со своей задачей и позволяют сэкономить значительную сумму денег, поскольку подобные устройства заводского изготовления стоят достаточно дорого.

Изготовление отопительных аппаратов своими силами – задача скрупулёзная, сложная и трудоёмкая. Для того, чтобы с ней справиться, нужно уметь пользоваться сварочным аппаратом и иметь навыки владения инструментами для механической обработки материалов. Если же вы таких навыков не имеете, такой случай будет неплохим поводом научиться – и вы своими руками сумеете обеспечить своё жильё теплом и комфортом.

Твердотопливный котел своими руками – схема и пошаговая инструкция

Очень часто, сталкиваясь со сложными задачами, мы начинаем понимать, что их решение находится на поверхности. Вот так и с отоплением. Казалось бы, что может быть проще, используя газовый или электрический котел. Но практика показывает, не везде зимой давление газа стабильно, а электричество подается с завидным непостоянством. Поэтому проблема остается. Что делать? Остается альтернативный вариант – установить отопительный агрегат, работающий на дровах или угле. Тем более, твердотопливный котел своими руками сделать не так уж и сложно. И это еще один плюс в сторону альтернативного способа отапливать жилые помещения.

Принцип работы

Физическая составляющая процесса работы самодельных котлов на твердом топливе очень проста.

  • Производится загрузка топлива в топку, где оно поджигается.
  • Угарные газы, полученные при сгорании твердого топлива, и горячий воздух поднимаются вверх и выходят через дымоход на улицу.
  • При движении вверх они проходят через специальную камеру, где располагается теплообменник. Через него происходит нагрев теплоносителя, поступающего в систему отопления дома.

Как видите, все довольно-таки просто. Хотя надо отметить, что этот принцип работы самодельных котлов на дровах, торфе, опилках и угле полностью соответствует и другим типам отопительных приборов, работающих на других видах топлива. Соответственно и конструкция их мало чем отличаются друг от друга. Конечно, есть определенные конструктивные нюансы. К примеру, твердотопливные котлы – это агрегаты с низким коэффициентом полезного действия. «Едят» они топливо в больших количествах, выделяя при этом огромное количество тепловой энергии, большая часть которой, к сожалению, вылетает в трубу. Поэтому сегодня, говоря о самодельных котлах отопления на дровах, необходимо говорить о современных моделях с более высоким КПД. Их и будем разбирать в этой статье.

Котел на дровах цилиндрического типа

Но перед тем как перейти к основному сборочному процессу, хотелось бы несколько слов сказать об условиях реализации данного проекта.

  1. Надежность конструкции котла будет зависеть от того, как вы владеете используемым в этом деле инструментом. Основной из них – это сварочный аппарат. Если ваши навыки не позволяют добиться максимального результат, то лучше от эксперимента отказаться и передать сборку агрегата специалисту, то есть высококвалифицированному сварщику.
  2. Говоря об эксперименте, а сборка котла на дровах своими руками – это большой эксперимент, надо отдать должное, что вы можете применить все свои инженерные знания и опыт. И в случае удачно проведенного процесса гордиться им. Но не забываем, что самодельный котел потребует доработки в процессе его эксплуатации. Некоторые незначительные неточности и ошибки дадут о себе знать обязательно. Так что к ним надо просто быть готовым.
  3. Для изготовления твердотопливного котла используются металлические листы или труба толщиною не меньше 5 мм. Это же относится к трубным элементам теплообменника.
  4. Установка настроечных приборов. Немаловажный момент в деле изготовления самодельного котла. Что именно надо установить: термометры на входе и выходе теплоносителя, регулятор мощности циркуляционного насоса, датчик тяги.
  5. Кстати, о циркуляционном насосе. Не все потребители устанавливают это оборудование, которое привязывает систему отопления дома к электроэнергии. Но, как показывает практика, именно этот агрегат дает возможность увеличить КПД котла, равномерно распределяя теплоноситель по всей отопительной системе, и внутри теплообменника в том числе.

Компактная конструкция

Варианты конструкции твердотопливных котлов

Самый простой вариант твердотопливного котла – это буржуйка с водяным контуром внутри. Это на самом деле самое простое устройство, не требующее больших знаний и умения изготовления. Но так как мы говорим о современных моделях, то буржуйку рассматривать здесь не будем. К тому же ее конструкция сегодня хоть и используется для обогрева небольших помещений, чаще всего модели с водяным контуром подключаются к системе теплых полов.

Процесс изготовления

Итак, рассмотрим схему изготовления твердотопливного котла своими руками. Начнем с корпуса и камеры сгорания оборудования.

Внимание! Так как топка подвергается серьезному нагреванию, обычно температура внутри нее не снижается ниже +1000°С, то изготавливают камеру сгорания из жаропрочных стальных листов. Если их вы не приобрели, тогда можно использовать обычную сталь, только стенки изготавливают из сдвоенных металлических листов.

Буржуйка с водяным контуром

Размеры котла и топки выполняются строго по чертежам твердотопливных котлов, изготавливаемых своими руками. Чертежи вы можете найти в свободном доступе на просторах Интернета. Хотелось бы обратить ваше внимание, что в конструкции этого типа отопительных агрегатов лучше всего устанавливать ребра жесткости, которые помогут стенкам не коробиться под действием высоких температур. В качестве ребер жесткости можно использовать стальные уголки.

Теперь, что касается современного подхода к решению повышения КПД. В настоящее время разработаны достаточно уникальные конструкции твердотопливных котлов, в которых используется процесс пиролиза. Что это такое? Известно, что топочные газы, которые покидают котел через дымоход, обладают значительной тепловой энергией. Здесь важно собрать топочные газы, обогатить их кислородом и поджечь. При сгорании выделяется тепло, которое можно пустить на нагрев теплоносителя.

Простая схема самодельного котла

Как этого добиться? Для этого в корпусе твердотопливного котла необходимо установить еще одну камеру сгорания, в которой и будет происходить сжигание топочных газов. Так как котел изготавливается своими руками, то оптимальный вариант, если вторая топка будет располагаться над первой. В конструкции будут учитываться чисто физические законы. Поэтому две топки друг от друга отделяются горизонтальной перегородкой, с одного края которой будет оставлен зазор. Через него топочные газы будут переходить из одной камеры в другую.

Сегодня во многие конструкции твердотопливных котлов устанавливают аккумулирующие водяные баки. Их монтирует поверх котла, вода нагревается за счет теплоотдачи корпуса агрегата и дымохода. По сути, это обычный аккумулятор, который начинают работать при потухшей топке. Это временный запас горячей воды, которая поступает в систему отопления дома.

Изготовление теплообменника

Оптимальный вариант конструкции – это трубная система, соединенная в один неразрывный контур. Говорить о форме и размерах теплообменника можно лишь с позиции формы топки и мощности самого отопительного прибора. К примеру, если вы хотите, чтобы количество нагреваемого теплоносителя было большим, то рекомендуем изготавливать П-образный теплообменник только горизонтального типа. Он будет огибать топку с трех сторон кроме стенки, где находится дверца для закладки твердого топлива.

Движение топочных газов

Но и это еще не все, что касается эффективности работы теплообменного устройства. Большое значение будет иметь количество используемых труб и их диаметр. Если ваш котел будет устанавливать в отопительную систему с естественной циркуляцией теплоносителя, тогда минимальный диаметр используемых труб будет равен 40 мм. Конечно, это, наверняка, снизит количество трубных контуров, но эффективность работы отопления будет достаточно высокой.

В отоплении с принудительной циркуляцией диаметр используемых труб может быть меньше, но 25 мм – минимальный размер. Теперь к вопросу, что сложнее сделать, первый вариант или второй? Второй будет сложнее, потому что большое количество труб требует большого количества стыков. А это не только увеличение объема проводимых работ, но и повышение риска образования трещин в местах стыковки.

Трубчатый теплообменник

Сборка котла

Итак, все основные элементы готовы, можно переходить к сборке агрегата. Отметим, что металлические отопительные приборы являются достаточно большими и имеют приличный вес. Так что специалисты советуют сборку прибора проводить по месту его установки.

  • В первую очередь под котел необходимо залить прочный фундамент. Хорошо, если его поверхность будет облицована огнеупорным кирпичом.
  • Устанавливается корпус.
  • Затем монтируется теплообменная трубная конструкция. Ее просто приваривают изнутри к стенкам камеры сгорания, а патрубки выводят за пределы отопительного прибора.
  • Затем укладывается колосниковая решетка на заранее приваренные металлические направляющие.
  • Навешиваются дверцы.
  • Привариваются снаружи ребра жесткости.
  • В самый последний момент устанавливается верхняя плита с отверстием под дымоход. К отверстию заранее приваривается патрубок, который по размерам диаметра будет чуть меньше диаметра дымохода.
  • На верхнюю плиту устанавливается аккумулирующая емкость.

Дровяной котел

Вот так можно ответить на волнующих многих вопрос: как сделать котел на дровах своими руками? Процесс не самый простой.

Мы разобрали всего лишь одну конструкцию котлов, работающих на твердом топливе. На деле их очень много. Сегодня большой популярностью пользуются самодельные твердотопливные котлы длительного горения. О них мы уже писали на нашем сайте.

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Иногда целесообразно сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи и схемы есть в свободном доступе. Умение обращаться с инструментом и умелые руки оказывают хорошую услугу при строительстве собственного дома или дачи. Там всегда есть необходимость сооружения какой-либо конструкции самостоятельно. Ведь это значительно удешевляет любую затею. Не исключение и отопительные агрегаты. В старые времена люди нанимали печника для кладки кирпичных печей. Сегодня наиболее востребованными стали котлы на твердом топливе длительного горения.

Твердотопливный котел длительного горения вполне реально сделать самостоятельно

Принцип работы твердотопливных котлов и их устройство

Твердое органическое топливо является самым древним источником энергии для человечества. Отказаться от него полностью, даже в современном мире, невозможно. Тем более, что кроме дров и каменного угля сегодня появилось множество других видов горючих твердых веществ:

  • брикеты из торфа – высушенный и спрессованный торф выделяет много тепла при сгорании;
  • брикеты из отходов деревообрабатывающего производства – сжатые опилки, стружка и кора деревьев;
  • березовый уголь – такой же, как для мангала;
  • переработанный мусор со свалок;
  • топливные отопительные гранулы – мелкое топливо, полученное прессованием опилок. Могут подаваться автоматически;
  • обычные сухие опилки.

Различные варианты сырья для использования в твердотопливных котлах

Ясно, что все это топливо получено путем переработки различных отходов, что решает проблему утилизации на предприятиях и идет в русле «зеленой» экономики.

Полезный совет! Самым доступным топливом, из перечисленных выше, являются древесные опилки. Если вы намереваетесь использовать их для отопления – следите, чтобы они были с влажностью менее 20%. Большие показатели этого параметра не позволят вырабатываться пиролизному газу, так как большая часть энергии нагрева будет идти на просушку топлива.

В результате деятельности человека образуется колоссальное количество отходов, которые могут быть преобразованы в высокоэнергетическое топливо, что и обусловило появление на рынке котлов отопления на твердом топливе длительного горения. В отличии от обычных печей, эти агрегаты работают не на сгорании самого топлива, а на его расщеплении в результате нагревания. В рабочей камере таких котлов сгорают газообразные продукты распада твердого топлива. Такая схема работы является в несколько раз более эффективной, чем обычное сжигание органического топлива. Пиролизный газ, отдает большое количество энергии.

Принцип работы твердотопливного котла длительного горения

Устройство такой газогенераторной установки не очень сложное. Можно даже соорудить своими руками котел твердотопливный длительного горения. Чертеж простейшего варианта выглядит следующим образом:

  • закрытый цилиндрический бак, который имеет люк для закладки топлива, поддувало и отверстие для установки дымохода;
  • внутри бака расположен распределитель воздуха, который создает завихрение пиролизного газа. Он крепится к подвижной телескопической трубе. Вся эта конструкция, похожая на поршень, давит на топливо сверху. Сгорание газа происходит над поршнем, а топливо тлеет под ним;
  • теплообменник встроен в верхней камере, где достигается максимальная температура.

Медленное тление твердого топлива происходит в нижней камере. Оно достигается регулировкой подачи воздуха в поддувало. Выделяемый газ интенсивно горит в верхней камере и нагревает теплоноситель.

Схема системы отопления частного дома с использованием твердотопливного котла

Полезный совет! Не стоит использовать простейшую конструкцию для изготовления котла, который будет обогревать жилой дом на постоянной основе. Для этого нужно, либо приобрести готовое изделие, либо сделать более сложный и надежный вариант.

Котлы на твердом топливе длительного горения могут быть незаменимы в частных домах, в хозяйственных сооружениях, гаражах и теплицах. Особенно они будут выгодны там, где имеется крупное деревоперерабатывающее производство, так как отходы на таких предприятиях отдают практически бесплатно. Необходимы эти агрегаты и в местностях, где бывают регулярные перебои с газоснабжением. У таких установок есть много преимуществ, но существует и один важный недостаток – очень высокая стоимость. Именно поэтому сегодня актуально изготовление своими руками котлов твердотопливных длительного горения. Чертежи для этого можно использовать разной степени сложности. Это зависит от уровня мастерства.

Статья по теме:

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи и схемы

Перед тем, как начать изготовление котла, необходимо определиться с его конструкцией. Ее выбор зависит от назначения агрегата. Если он предназначен для отопления небольшого хозяйственного помещения, гаража или дачного домика, то делать в нем водяной контур не обязательно. Обогрев такого помещения будет происходить непосредственно от поверхности котла, путем конвекции воздушных масс в помещении, как от печи. Для большей эффективности можно устроить принудительное обдувание агрегата воздухом при помощи вентилятора. При наличии системы жидкостного отопления в помещении, необходимо предусмотреть устройство в котле контура в виде змеевика из трубы или другой аналогичной конструкции.

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления

Выбор варианта зависит и от типа твердого топлива, которое нужно будет использовать. Для отопления обычными дровами требуется увеличенный объем топки, а для применения мелких топливных гранул можно устроить специальную емкость, из которой гранулированное топливо подается в котел автоматически. Для изготовления котла твердотопливного длительного горения своими руками, чертеж можно взять и универсальный. Он подойдет для любого вида используемого твердого топлива.

Чертеж твердотопливного котла длительного горения мощностью 25/30/40 кВт

Расскажем пошагово, каким образом и из каких деталей можно сделать котел отопления на твердом топливе длительного горения по предложенной схеме:

  • подготовим место, где будет установлен будущий агрегат. Основание, на котором он будет стоять, должно быть ровным, прочным, жестким и огнеупорным. Лучше всего для этого подойдет бетонный фундамент или толстая чугунная либо стальная плита. Стены нужно обить тоже огнеупорным материалом, если они деревянные;
  • собираем весь необходимый материал и инструменты: из которых нам понадобиться аппарат для электродуговой сварки, болгарка и рулетка. Из материалов: листовая 4-мм сталь; 300 – мм стальная труба со стенками 3 мм, а также другие трубы 60 и 100 мм диаметром;

Строение и принцип работы твердотопливного котла

  • для того, чтобы изготовить котел на твердом топливе длительного горения, нужно из большой 300 – мм трубы вырезать кусок длиной 1 м. Можно и немного меньше, если в этом есть необходимость;
  • из стального листа вырезаем дно по диаметру трубы и привариваем его, снабдив ножками из швеллера длиной до 10 см;
  • распределитель воздуха выполняем в виде круга из листа стали с диаметром на 20 мм меньшим, чем труба. В нижнюю часть круга приваривается крыльчатка из уголка с размером полки 50 мм. Для этого можно использовать и швеллер аналогичного размера;
  • сверху в середину распределителя привариваем 60 – мм трубу, которая должна быть выше котла. В середине диска распределителя прорезаем отверстие по трубе, так, чтобы был сквозной туннель. Он нужен для подачи воздуха. В верхней части трубы врезается заслонка, которая позволит осуществлять регулировку подачи воздуха;

Схематическое изображение устройства котла, работающего на твердом топливе

  • в самой нижней части котла изготавливаем небольшую дверку, снабженную задвижкой и петлями, ведущую в зольник для удобства удаления золы. Сверху в котле прорезаем отверстие для дымохода и привариваем в это место 100 – мм трубу. Вначале она идет под небольшим углом вбок и вверх на 40 см, а потом строго вертикально вверх. Проход дымохода через перекрытие помещения должен быть защищен по правилам противопожарной безопасности;
  • заканчиваем сооружение котла отопления на твердом топливе длительного горения изготовлением верхней крышки. В ее центре должно быть отверстие для трубы распределителя потока воздуха. Прилегание к стенкам котла должно быть очень плотным, исключающим попадание воздуха.

Чертеж с размерами для создания твердотопливного котла своими руками

Полезный совет! Чтобы разжечь, изготовленный своими руками, котел твердотопливный длительного горения, чертеж которого был представлен выше, необходимо: снять крышку и поднять регулятор, заполнить котел топливом доверху и облить его горючей жидкостью, все поставить на место и бросить горящую лучину в трубу регулятора. Когда топливо разгорится, снизить поток воздуха до минимума, чтобы оно начало только тлеть. После этого произойдет возгорание пиролизного газа и котел запустится.

Котел длительного горения — вид в разрезе

Как я сделал котел твердотопливный длительного горения: отзывы и рекомендации

«Работаю на лесопилке. Раньше возил домой сучки и срезку телегами. Узнал про котел твердотопливный длительного горения, отзывы почитал и решил сделать. Получилось. Теперь дров уходит в три раза меньше, а тепла столько же».

Александр Николаев, г. Сыктывкар

«Увидел у друга в гараже чудо-котел. Машину мы с ним с утра ремонтировали. Он, как дров в него положил, так больше до вечера и не прикасался. Я ничего понять не мог, пока он мне не объяснил всю схему. Вот, тоже загорелся идеей себе в гараж поставить. Друг сказал, даст чертежи».

Николай Платонов, г.Сургут

Различия в работе обычного и пиролизного котлов

«Если вы решили сделать, например, у себя на даче котел твердотопливный длительного горения, отзывы о котором нашли в сети, то делайте все четко по схеме с соблюдением всех правил безопасности. А то вот, сосед у меня спалил дачу, когда котел весь в дырах установил».

Андрей Ширшов, г.Тюмень

Описанное выше отопительное устройство будет служить вам верой и правдой, позволяя экономить на энергоносителях. Однако не забывайте делать все качественно, не отступая от схемы.

Твердотопливный котел длительного горения своими руками (видео)

ОЦЕНИТЕ
МАТЕРИАЛ Загрузка… ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

​Переделка печи под отопление: фотогалерея и объяснение работ

Оглавление

1. Что понадобится для работ

2. Объяснение всех работ по монтажу системы

3. Выводы при эксплуатации

4. Фотогалерея монтажных работ

На даче имелась печка, и все, вроде бы, было хорошо, но не покидала навязчивая идея: сделать отопление лучше, так как тепло от печки по дому распространялось неравномерно то есть по углам было холодно, да и хотелось зимой приезжать в теплый дом. Было решено немного переделать функциональную значимость печи. Настало время работа, осталось запастись нужными инструментами для резки и резьбы, трубами. Автор проекта опыта с подобными работами не имеет, было все сделано в первый раз.

Площадь дома является небольшой, имеется всего две комнаты: это детская маленькая комнатка 2х2 квадратных метра, там были пущены только трубы, и большая комната (относительно) – 18 метров, есть еще одна батарея последняя в коридорном пространстве, и там не утеплены стены. Дом – это теплый брус с утеплителем. По поводу нагревания: если нагревать от электричества, то жидкость станет достигать 50 градусов за 3 часа, а там положение дел уже будет зависеть от морозов на улице. Эта зима будет первой, но цель была не отапливать дом, а подогревать его к приезду, чтобы заходить в уже теплый дом. К примеру, если запрограммировать на четверг, то к вечеру пятницы комнаты должны будут прогреться до плюсовой температуры воздуха. Хотя бы небольшой плюс будет лучше, чем минус. Дальше принести вязанку дров, продолжать топить – и в доме будет совсем тепло за короткий период времени.

На данный момент в трубы залита вода, но она замениться специальной жидкостью для радиаторов, продается в строительном супермаркете по 20 литров – до температуры -35 градусов. Котел был сварен на заводе из рифленого железа толщиной 4 мм.

Что понадобится для работ

Вот, на что нужно будет потратиться денежно и подготовить для начала проведения работ. Лучше всего найти/заказать/купить трубы, можно и не новые, но лучше, если они будут сделаны из оцинкованного металла. Нужны батареи – тоже можно не новые, к примеру, автору достались после капитального ремонта от слесарей, которые собрали и сделали опрессовку. Нужен подходящий котел, врезка под электричество (проведение проводов), лерка для нарезания резьбы, плашка на 100 и трубодержатель, муфты и уголки в большом количестве, самой дорогой вещью стал насос, необходимо программируемое реле, тен на 1,5 Вт и еще кольцо под тен, то есть это переходник для приваривания гайки. Расширительный бак стоит купить сразу же, 3 штуки клапана Маевского для удаления воздуха из системы, клапан сброса давления с манометром. Из инструмента нужно будет подготовить два газовых ключа, дрель, перья вместо сверла под дюймовую трубу.

Вся сборка заняла две недели, но после этого автор понял, что допустил некоторые ошибки, пришлось перекладывать трубы, заниматься перекруткой резьбы, подрезанием. Система работает при помощи таймера, заряженного на аккумуляторе. А под отопление имеется отдельно розетка и на УЗО. Проводка по дому внешнего типа с проводом 2,5. Этого достаточно для безопасности. Мышей в доме нет, но на всякий случай проводка между стенами укомплектована в трубки.

Объяснение всех работ по монтажу системы

В трубы залита специальная жидкость для отопления. По поводу монтажа котла: сначала была печь, затем возникла идея отопления дома, разбирать печку совсем не хотелось, отсюда возникла идея пожертвовать одной конфоркой. Топить электричеством все-таки дорого, и со временем можно поставить контроллер.

Выводы при эксплуатации

Можно сделать несколько выводов после первой эксплуатации и наступивших холодов. Сначала стали всплывать первые огорчения по проведенным работам. Имеется большой минус расположения котла на плите, а батареи начинают греться, когда происходит топка. Следует монтировать котел в печку. Получается, что печь горячая, а котел уже остыл. По электричеству проблем не имеется – работает все достаточно хорошо. 1,5 Вт ТЭНа вполне будет хватать на обогревание. С переносом котла в печь нужно будет разобраться с наступлением весеннего сезона.

Если котел станет топиться в печи без жидкости, то сможет быстро прогореть, эта как поставить на огонь пустую кастрюлю и забыть – всем понятно, что с ней будет. Выхода из ситуации есть два. Если переделывать печку, то можно поставить заслонку, или залить жидкость и не сливать ее. Автор делает последний вариант – станет оставлять жидкость и не видит нужды сливать ее. На печи не готовят, она служит исключительно для обогревания. Система, которая сделана, служит неплохо, но котел нужно убирать в печку, иначе он очень быстро остынет. По электричеству, наоборот, все хорошо. Счетчик был поменян на день/ночь, стало почти в два раза дешевле стоить электричество. С утра можно дровами протопить, и хватать будет до вечера, потом же нужно еще немного подтопить, и перед сном включить электричество и поставить регулятор на 40 градусов. Можно в тепле спать до утра.

Если устанавливать теплообменник внутрь печи, то подойдет для отопления только гравитационная система, будут иметь место постоянные проблемы в местах прохождения труб через стенки печки, а расширение кирпича и металла сильно отличается друг от друга. В итоге, был сделан вывод, что лучше всего иметь полноценную печь и сделать отопление из пропана. Но чтобы иметь полноценное отопление, стоит иметь не одну, а хотя бы две печи. Одна является простой, а вторая необходима для отопления. Или сделать печь и котел отдельно. Это один из возможных вариантов того, как сделать отопление от печи.

Автор несколько раз перекручивал трубу и добавлял к конструкционной системе батареи для того, чтобы достичь больший эффект, но это ни к чему не привело. Бак можно будет попробовать встроить в печку вместо духовки, но пришлось все опять переделывать. И на данный момент бак был уменьшен и помещен над уровнем плиты, также были поменяны батареи на семь 7 секционных, и поставлены вместо 1,5 кВт 2,0 кВт нагревательный ТЭН. Старт планируется сразу же после монтажа. По приезду печка топится на ночь, и нужно оставлять систему включенной. Перешли также на двухтарифный счетчик ночью за 1 кВт стала меньше сумма. Можно сделать вывод, что все работает очень даже исправно, имеются некоторые недостатки – хотелось бы уйти от электрического насоса, так как при отсутствии электричества бак станет нагреваться, а циркуляция при этом отсутствует. Слишком много опять нужно переделывать, хотя клапан сброса давления имеется, и за систему можно быть спокойными. Все работает хорошо, просто осталось ощущение недоделанности.

Котел лучше всего вмонтировать туда, где имеется большая тепловая отдача, то есть над плитой. При наличии насоса в системе можно не опасаться за плохую циркуляцию, так как она все равно будет. Автор пробовал ставить котел в духовку, но там не так тепло, как кажется.

Изначально, печь проектируется для определенного режима топки. Если в нормальную отопительную печь вставить котел, то она быстро зарастет сажей и ее зальет конденсатом. Если с печного котла вынуть регистр, то печь станет греть только улицу, так как ее КПД упадет до уровня костра, который обложили кирпичом. Если стоит старенькая печка, то можно подвесить трубу и переложить уже под другие нужды, используя при этом любой кирпич – или старый, или новый.

Фотогалерея монтажных работ





















По материалам: https://www.forumhouse.ru/threads/8030/

Похожие статьи:

Дизайн котельной сварки для увеличения срока службы и контроля затрат

Реферат

Fe-2.25Cr-1Mo — широко используемый материал для коллекторов и паровых труб котлов. При изготовлении котла требуется приварка паровой трубы к коллектору. Зона термического влияния сварного шва может иметь плохие механические свойства и плохую коррозию, что приводит к разрушению сварного шва. Стоимость материала, используемого для паропровода и коллектора котла, должна контролироваться. В этом исследовании предлагается новая конструкция материалов для сварки котлов с целью увеличения срока службы и контроля затрат с использованием сварки Fe-2 вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG).От трубы 25Cr-1Mo к трубе из углеродистой стали с хромсодержащим наполнителем. Стоимость производства может быть снижена за счет использования недорогих материалов, таких как трубы из углеродистой стали для коллектора котла. Влияние содержания хрома на коррозионное поведение сварного шва было больше, чем влияние микроструктуры. Срок службы сварного котла может быть увеличен за счет улучшения механических свойств и коррозионных характеристик зоны термического влияния.

Ключевые слова: котел , эволюция конструкции, Fe-2.25Cr-1Mo, сварка, потенциодинамическая поляризация, XPS (рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия)

1. Введение

Жаропрочная хромомолибденовая сталь, Fe-2.25Cr-1Mo, имеет отличную жаропрочность, хорошее сопротивление ползучести, отличную формуемость и низкая стоимость обработки [1,2,3,4]. Хорошие механические свойства стали могут контролироваться упрочнением, например дисперсионным упрочнением, вызванным диспергированием выделений карбида металла в матрице стали, упрочнением твердого раствора, вызванным растворением Мо в стали [1,2,5], размером зерна усиление [6] и т. д.Сталь широко используется для изготовления конструкций, компонентов и оборудования в нефтехимической и энергетической отраслях, таких как тепловые электростанции и атомные электростанции. Компоненты, используемые в электроэнергетике, включая стенку сосуда высокого давления, трубу пароперегревателя, паровую трубу, паровую трубу и коллектор котла, подвергаются воздействию высокой влажности, высокого давления (15–30 МПа) и высокой температуры (~ 550 ° C). более 20 лет [1,2,3,4,5,6,7,8]. Сварка — важный процесс термического воздействия, необходимый для многих применений стали [2,3].Процесс термического воздействия при изготовлении коллектора котла включает сварку, ковку и отпуск [2]. Стойка котла, пучок паровых труб, обычно приваривается к коллектору или коллектору. Поскольку техническое обслуживание котла является дорогостоящим и сложным, во многих работах подчеркивается влияние микроструктуры сварного шва на срок службы котла, особенно влияние на коррозионное поведение, которое имеет большое влияние на срок службы котла, а также методы увеличения срока службы котла, например , использование ингибиторов, контроль времени и температуры воздействия, дизайн термообработки и дизайн ремонта сварных швов [1,7,8,9,10,11,12].Существует три зоны сварного шва: зона плавления (FZ), зона термического влияния (HAZ) и основной металл (BM), которые имеют разную микроструктуру, что приводит к разному коррозионному поведению [9,13]. Коррозия является важной причиной разрушения сварного шва, помимо ползучести и усталости, снижающих прочность и вязкость сварного шва [4,14]. Во многих работах, в которых использовались сварочные материалы одного и того же состава, подчеркивалось влияние микроструктуры сварного шва на коррозионное поведение сварного шва котла [9,10,13,15]. Результаты были представлены таким же образом, что ЗТВ является наиболее уязвимой частью сварного шва.Следовательно, если можно контролировать коррозию ЗТВ или улучшить коррозионное поведение до уровня, превышающего BM, срок службы сварного шва котла будет увеличен.

Может быть введен новый дизайн материалов, используемых при сварке, для улучшения коррозионных свойств сварного шва и снижения стоимости производства котлов. В целом для производства котлов широко используются Fe-2.25Cr-1Mo и углеродистая сталь. При соответствующем составе Cr и Mo Fe-2.25Cr-1Mo демонстрирует лучшую коррозионную стойкость и пластичность [14], но при более высокой стоимости по сравнению с углеродистой сталью.Чтобы лучше реагировать на коррозию и стоимость производства, для паровой трубы и коллектора будут использоваться Fe-2.25Cr-1Mo и углеродистая сталь соответственно. Поскольку коллектор обычно намного толще, чем труба, что снижает подверженность коррозии, углеродистая сталь может использоваться для производства коллектора, чтобы снизить производственные затраты. Fe-2.25Cr-1Mo будет использоваться для трубки, которая является меньшей частью с большей подверженностью коррозии. Присадочный материал для сварки должен иметь немного более высокий легирующий элемент, влияющий на защиту, такой как Cr, по сравнению с материалом трубы, чтобы повысить коррозионную стойкость критических зон, таких как HAZ.Целью данной работы является отчет о коррозионных свойствах сварного шва котла с новой конструкцией материалов. Обсуждаются корреляции между коррозионным поведением, химическим составом, микроструктурой и твердостью сварного шва.

2. Материалы и методы

Состав и размеры трубы из технической стали Fe-2.25Cr-1Mo, трубы из углеродистой стали и присадочного стержня, использованных в данном исследовании, показаны на рис. Трубку перфорировали для получения отверстия диаметром 34,6 мм и делали канавки вокруг отверстия на некотором расстоянии от отверстия, которые могли образовывать кромку с размером, приблизительно равным толщине трубки.Размеры канавки составляли около 10 мм в ширину и 5 мм в глубину. Трубка была помещена на перфорированную трубу, и было выполнено 5-проходное угловое соединение сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) с защитным газом Ar, как показано на схеме. Ток, напряжение, скорость перемещения и тепловложение для сварки составляли примерно 150 А, 15 В, 100 мм / мин и 1,35 кДж / мм соответственно.

Схема рифленого углового соединения трубы Fe-2.25Cr-1Mo и трубы из углеродистой стали.

Таблица 1

Химический состав и размеры трубы, трубы и присадочного стержня, использованных в данном исследовании.

Материалы Состав (мас.%) Размер (мм)
C Si Mn P S Cr Mo Fe OD 1 ID 2
Трубка 0,10 0,27 0,45 0,12 0,04 2,12 0,96 Бал. 38.1 34,6
Труба 0,15 0,49 0,61 0,00 0,00 0,07 0,22 Бал. 219,1 207,1
Присадочный стержень 0,08 0,56 0,66 0,01 0,00 2,42 0,97 Бал. 2,4

Сваренную заготовку вырезали из соединения труба-труба, как показано на а.Заготовка была разделена на пять зон, обозначенных как A, B, C, D и E, как показано на b, для зоны трубы, зоны между трубкой и зоной плавления, зоны плавления, зоны между зона плавления и труба и зона трубы соответственно. Заготовку шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 и полировали оксидом алюминия 0,3 мкм. Химический состав пяти зон анализировали с помощью сканирующей электронной микроскопии JEOL JSM-6335F (SEM, JEOL U.S.A., Inc., Пибоди, Массачусетс, США), оснащенной энергодисперсионной спектроскопией (EDS, JEOL U.S.A., Inc., Пибоди, Массачусетс, США) работали при ускоряющем напряжении 15 кВ. Образец травили 3% -ным раствором нитала в течение примерно 10 с, и микроструктуру исследовали с помощью оптической микроскопии. Испытания на микротвердость по Виккерсу для каждой зоны проводили при нагрузке 0,98 Н и времени нагружения 10 с. Коррозионное поведение изучали с помощью потенциодинамического поляризационного теста. Каждую из пяти зон детали, показанной на b, вырезали на образец с размерами примерно 2,5 × 6,5 × 2,0 мм, как показано на c.

( a ) Сварная заготовка; ( б ) пять зон сварного шва; и ( c ) образцы, вырезанные для испытания на потенциодинамическую поляризацию.

Каждый образец был соединен с электрическим проводом серебряной краской и закреплен в эпоксидной смоле для получения площади экспонируемой поверхности около 0,16 см. 2 . Поверхность экспонирования шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 сеток. Испытание на потенциодинамическую поляризацию проводили в 3,5% растворе NaCl с электродом сравнения Ag / AgCl и противоэлектродом из Pt. Тестовый потенциал и кривая потенциодинамической поляризации контролировались и генерировались потенциостатом Metrohm FRA2 µAUTOLAB TYPE III в сотрудничестве с программным обеспечением NOVA (версия 1.10, Metrohm, Херизау, Швейцария). Поляризация была от -200 до 200 мВ относительно потенциала холостого хода (OCP) со скоростью 1 мВ / с. Кривая была проанализирована с использованием метода экстраполяции Тафеля для оценки параметров потенциодинамической поляризации. Эквивалентный вес W E и скорость коррозии R C (мм / год) были рассчитаны с использованием уравнений (1) и (2) [16,17,18]:

где n i , f i и w i — валентность, массовая доля и эквивалентный атомный вес элемента i th исследуемого сплава, соответственно. K — постоянная (3,27 × 10 –3 мм · г / (мкА · см · год)), i corr — плотность тока коррозии (мкА / см 2 ), и ρ — плотность сплава (г / см 3 ). После поляризационного теста поверхность образца шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 сеток, сушили продувкой воздухом и подвергали испытанию погружением в течение 10 минут. Погружение проводили в 3,5% раствор NaCl на 1 ч. Образцы очищали дистиллированной водой и сушили продувкой воздуха.Образцы исследовали с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии Kratos Axis ULTRA DLD (XPS, Kratos Analytical Ltd., Манчестер, Великобритания), снабженной монохроматическим источником рентгеновского излучения Al Kα. Базовое давление в камере анализа составляло около 5 · 10 −9 торр. Источник рентгеновского излучения работал с размером пятна 700 × 300 мкм при 150 Вт; 15 кВ и 10 мА; с начальной энергией фото 1,4 кэВ. Энергию связи дополнительного пика C 1s при 285 эВ использовали для калибровки сдвига длины волны.Спектры регистрировали и анализировали с энергией прохождения и шагом энергии 20 и 0,1 эВ, соответственно, с использованием программного обеспечения VISION II (версия 2.2.9, Kratos Analytical Ltd., Манчестер, Великобритания). Морфологию поверхности образцов исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа, работающего при ускоряющем напряжении 15 кВ.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Состав и структура сварного шва

Основные составы (мас.%) Пяти зон сварного шва, проанализированные с помощью EDS, показаны на. Композиции показали результаты, соответствующие результатам для исходных материалов, показанных на.Зона D, которая была границей между зонами C и E, демонстрировала диффузию Cr и Mo из зоны C. Отношение Cr: Fe указывало на количество Cr, которое могло привести к увеличению коррозионной стойкости любой зоны за счет увеличения образования оксида хрома. В литературе сообщалось о повышении коррозионной стойкости низколегированных сталей за счет добавления Cr, в которых низколегированные стали имели лучшие коррозионные свойства по сравнению с углеродистыми сталями [18].

Таблица 2

Химический состав пяти зон сварного шва, проанализированный EDS.

Зона Состав (мас.%) Cr: Fe
Fe Cr Mo
A 97,01 1,77 1,22 0,0182 900
B 96,95 1,90 1,15 0,0196
C 96,11 2,43 1,46 0,0253
D 97.17 2,01 0,82 0,0207
E 99,99 0,01 0,00 0,0001

После травления макроструктура сварного шва появилась, как показано на a. Схема сварного шва показана на б. Микроструктуру сварного шва исследовали через пять зон с помощью оптической микроскопии, и исследуемые позиции были обозначены, как показано в c. Микроструктуры зоны A, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Aa, в BM, далеко от границы зоны A – B, и Ab, рядом с границей зоны A – B.Микроструктуры позиций Aa и Ab показаны соответственно на a, b. На микрофотографиях видно, что позиции Aa и Ab имеют одинаковую микроструктуру, состоящую из зерен феррита и колоний перлита размером около 20–40 мкм. Предполагается, что температурное воздействие на положение Ab было недостаточно высоким для изменения микроструктуры, поэтому положение Ab также рассматривалось как BM.

( a ) Макроструктура; ( b ) схема; и ( c ) исследовали положения сварного шва.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Aa; и ( b ) Ab в зоне A.

Микроструктуры зоны B, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ba (близко к границе зоны A – B), Bf (близко к границе зоны B – C) и Bb – Be (между положениями Ba и Bf). Микроструктуры позиций Ba – Bf показаны на a – f. а показывает, что колонии перлита подверглись воздействию тепла и перекристаллизовались, в то время как зерна феррита не перекристаллизовались. В общем, рекристаллизация зерен связана с накоплением энергии в структуре.Структура с большим запасом энергии будет демонстрировать раннюю рекристаллизацию. Поэтому колонии перлита, запасающие большую энергию, рекристаллизовались раньше, чем зерна феррита [19]. Размер колоний перекристаллизованного перлита составлял около 1–5 мкм. b показывает изменение микроструктуры от неповрежденного феррита до рекристаллизованного феррита в положении Bb. Считается, что температурное воздействие справа от положения Bb было достаточно высоким, чтобы вызвать перекристаллизацию феррита. Размер зерен рекристаллизованного феррита составлял около 5–15 мкм.c показывает, что весь перлит и феррит в положении Bc были рекристаллизованы. d показывает изменение микроструктуры от рекристаллизованного перлита и феррита до бейнита в положении Bd. Очевидно, что количество колоний перлита (темные) и зерен феррита (светлые) уменьшалось, а количество колоний крупного бейнита (среднее) увеличивалось с увеличением расстояния слева направо. Предполагается, что температурное воздействие справа от положения Bd было достаточно высоким, а скорость охлаждения подходила для образования бейнита.e показывает, что микроструктура позиции Be представляла собой полностью крупный бейнит с размером зерна около 20–60 мкм. Размер зерна имел тенденцию к увеличению по мере увеличения расстояния слева направо, отражая рост зерна в этой области. f показывает изменение микроструктуры от равноосных колоний бейнита, расположенных слева, до вытянутых колоний бейнита, диагонально ориентированных и расположенных в правом верхнем углу микрофотографии. В общем, ориентация бейнита коррелирует с ориентацией аустенита, потому что бейнит возник в результате преобразования аустенита.Корреляцию кристаллографического направления и плоскости между бейнитом и аустенитом можно выразить как <111> B // <110> A и {1-10} B // {1-11} A [20 ], где B и A обозначают параметры бейнита и аустенита соответственно. Следовательно, после преобразования аустенита во время сварки бейнит, присутствующий в сварном шве, имел предпочтительную ориентацию <111> {1-10}.

Оптические микрофотографии позиций: ( а ) Ba; ( b ) Bb; ( c ) Bc; ( д ) Bd; ( e ) Be; и ( f ) Bf в зоне B.

Микроструктуры зоны C, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ca (близко к границе зоны B – C), Cc (близко к стыку 4-го прохода), Cb (между положениями Ca и Cc), Cd (близко к C – D зона интерфейса) и Ce (в середине зоны C). Микроструктуры позиций Ca – Ce показаны a – e. а показывает, что микроструктура положения Ca представляла собой удлиненные колонии бейнита, ориентированные по диагонали от нижнего левого угла к верхнему правому углу микрофотографии. Микроструктура позиции Cb показана на b.Колонии бейнита ориентированы вертикально. Микроструктуры позиций Cc и Cd показаны в c, d соответственно. Микроструктуры также представляли собой вытянутые колонии бейнита. Колонии были ориентированы по диагонали от нижнего правого угла до верхнего левого угла микрофотографий. Считается, что температура и скорость охлаждения в этой области подходили для образования бейнита. Кроме того, содержание Cr и Mo в материалах шва может способствовать образованию бейнита [10]. Образование бейнита в FZ без образования игольчатого феррита отражало отсутствие включений, представленных в FZ, вызванное отсутствием элементов, образующих включения, таких как Al или Ti, в материалах сварного шва [21,22].Удлиненное зерно, образовавшееся во время затвердевания расплавленного наполнителя в FZ, могло быть эпитаксиальным ростом; рост зерен, в частности кристаллографическое направление, параллельно ориентации кристалла, контактирующего с расплавом [22]. Ориентация зерен в любом положении в FZ зависела от направления роста от холодной границы раздела, бывшего проходного стыка. Размер зерна в позиции Cd был значительно меньше, чем в других позициях, что отражает высокую скорость охлаждения, вызванную большим количеством тепла, проводимого через трубу, границу зоны C – D.Микроструктура положения Се показана на е. Выявлено влияние отпуска по стыку последнего прохода на микроструктуру стыка первого прохода. Как правило, тепло, выделяемое при последнем проходе, может повлиять на микроструктуру стыка первого прохода. Как сообщается в литературе [12], в области первого прохода может возникать ряд различных структур, рекристаллизации и роста зерен. В данном исследовании гранулированный бейнит был представлен в районе бывшего перевала. После отпуска ранее бейнит мог трансформироваться в структуру с зернистыми бейнитами, которые могли сливаться вместе и становиться более грубыми.Микроструктура соответствует литературным [23].

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Ca; ( b ) Cb; ( c ) Копия; ( d ) Cd; и ( e ) Ce в зоне C.

Микроструктуры зоны D, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Da (близко к границе зоны C – D), Df (близко к границе зоны D – E) и Db. –De (между положениями Da и Df). Микроструктуры позиций Da – Df показаны на a – f. а показывает изменение микроструктуры от колоний бейнита, расположенных слева, до смешанной структуры колоний мелкого перлита (темные), зерен феррита (светлые) и колоний крупного бейнита (среда), расположенных справа от микрофотографии.Поскольку размер трубы был больше, чем у трубы, скорость охлаждения трубы будет ниже, чем у трубы, ведущей к микроструктуре трубы, показанной на a, отличной от микроструктуры трубы, показанной на f. b показывает микроструктуру позиции Db, состоящую из крупного бейнита, мелкого перлита и феррита с размерами зерен 20–60, 10–35 и 5–30 мкм соответственно.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Da; ( b ) Db; ( c ) Dc; ( д ) Дд; ( e ) Де; и ( f ) Df в зоне D.

c показывает микроструктуру позиции Dc, состоящую из крупного бейнита, мелкого перлита и феррита с размерами зерен 15–40, 5–35 и 5–20 мкм соответственно. Размер зерен в c примерно меньше, чем в b, и больше, чем в d, что отражает рост зерен в положениях Db и Dc. d показывает микроструктуру позиции Dd, состоящую из рекристаллизованных колоний перлита и зерен феррита с размером зерен 5–20 и 3–15 мкм соответственно. Бейнита в этом районе не обнаружено.Считается, что температура и скорость охлаждения в этой области не подходили для образования бейнита. e показывает микроструктуру позиции De, состоящую из рекристаллизованных колоний перлита, рекристаллизованных зерен феррита и незатронутых зерен феррита с размерами зерен 5-15, 5-15 и 20-30 мкм соответственно. Очевидно, что произошла замена феррита с неповрежденного феррита, расположенного справа, на перекристаллизованный феррит, расположенный слева на микрофотографии. Считается, что температурное воздействие слева от положения De было достаточно высоким для перекристаллизации феррита.f показывает, что колонии перлита подверглись воздействию тепла и перекристаллизовались, в то время как зерна феррита не перекристаллизовались, как показано на a. Рекристаллизация увеличивалась при движении справа налево на микрофотографии, другими словами, по мере увеличения температуры экспонирования.

Микроструктуры зоны E, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ea (близко к границе зоны D – E) и Eb (в BM вдали от границы зоны D – E). Микроструктуры позиций Ea и Eb показаны соответственно на a, b.Микрофотографии показывают, что позиции Ea и Eb имеют одинаковую микроструктуру, состоящую из зерен непораженного феррита и колоний неповрежденного перлита размером примерно 10–70 и 5–35 мкм соответственно. Предполагается, что температурное воздействие на положение Ea было недостаточно высоким для рекристаллизации, поэтому его можно было рассматривать как BM.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Ea; и ( b ) Eb в зоне E.

На микроструктуру сварного шва повлияли тепловыделение и отвод тепла.Различная температура воздействия и скорость охлаждения во время сварки любых зон могут привести к тому, что они будут иметь различную микроструктуру. Микроструктура сварного шва соответствовала многим опубликованным работам по микроструктуре сварных швов сталей [4,9,10,12,22,24,25,26].

3.2. Твердость сварного шва

Механические свойства сварного шва были охарактеризованы испытаниями на микротвердость, проведенными в пяти зонах, результаты представлены на рис. Твердость зон А и Е составила 160,0 ± 7,4 и 163,6 ± 10.9 HV, соответственно, и были низкими по сравнению с другими зонами. Структура перлита и феррита в ОМ, как показано на фиг. И, обладала низкой твердостью и низкой прочностью, что привело к низкой твердости ОМ. Твердость зоны D, 179,4 ± 10,5 HV, была выше, чем твердость зоны E. Зона D, показанная на, состоит из различных структур: неповрежденного феррита, рекристаллизованного перлита, рекристаллизованного феррита, ростового перлита, ростового феррита и бейнита. Следовательно, на твердость зоны D повлияла твердость этих структур.Несмотря на то, что зона B считалась HAZ, так же, как зона D, твердость зоны B, 288,9 ± 21,6 HV, была явно выше, чем у зоны D. количество бейнита в зоне B было выше, чем в зоне D, особенно в области вблизи границы зоны B – C, которая была полностью бейнитом. Как правило, твердость сварного шва увеличивается с увеличением содержания бейнита [15,24]. Таким образом, очевидно, что бейнит играет важную роль в повышении твердости в любых зонах.Твердость зоны C, 290,8 ± 25,9 HV, была примерно такой же, как и в зоне B. Как показано на рисунке, несмотря на то, что большая часть микроструктуры зоны C была бейнитом с присутствием гранулированного бейнита в некоторых регионах, колонии бейнита были крупно-удлиненными зернами. . Дислокация может скользить на большее расстояние в крупном зерне, в результате чего твердость и прочность будут ниже, чем у мелкого зерна. Общее влияние структуры и размера зерна не вызвало значительной разницы в твердости между зоной C (состоящей из больших вытянутых колоний бейнита и гранулированного бейнита) и зоной B (состоящей из небольших равноосных колоний бейнита, рекристаллизованного перлита, рекристаллизованного феррита и незатронутых зерен феррита). .

Твердость пяти зон сварного шва.

3.3. Коррозионное поведение

Потенциодинамические поляризационные кривые пяти зон сварного шва показаны на рис. Все образцы показали только активное поведение, поскольку на анодных кривых не показано пассивного поведения. Параметры, полученные в результате анализа кривых, и рассчитанные скорости коррозии любых зон сварного шва (с учетом химического состава в) показаны на. Значения E corr и i corr зоны E были соответственно самыми низкими и самыми высокими по сравнению с другими зонами, что отражало самую высокую склонность к коррозии.Расчетная скорость коррозии в зоне E была максимальной и составила 0,1353 мм / год. Значения E corr и i corr зоны A были выше и ниже, чем у зоны E, соответственно, что отражает более низкую подверженность коррозии, вызванную эффектом более высокого содержания Cr. Значения E corr и i corr зоны C были соответственно наивысшими и самыми низкими по сравнению с другими зонами, что указывает на самую низкую подверженность коррозии.Скорость коррозии в зоне C была самой низкой — 0,0024 мм / год. Значения E corr и i corr зон D и B были выше и ниже, чем зоны E и A, соответственно, что отражало более низкую подверженность коррозии.

Потенциодинамические поляризационные кривые пяти зон сварного шва.

Таблица 3

Потенциодинамические поляризационные параметры пяти зон сварного шва.

Зона β a
(V / dec)
β c
(V / dec)
E corr
(V)
corr
(мкА / см²)
R C
(мм / год)
A 0.0666 -0,2406 -0,389 9,35 0,1069
B 0,0806 -0,2654 -0,377 7,31 0,0835
C 0,27 −0,192 0,22 0,0024
D 0,1182 −0,2212 −0,393 7,44 0,0851
E 0.1091 −0,1861 −0,627 11,66 0,1353

В общем, когда состав влиятельного легирующего элемента, такого как Cr, детали и присадки, примерно одинаков, подверженность коррозии сварного шва будет зависят от микроструктуры. Высокоэнергетическая структура обычно возникает в результате неравновесного превращения и должна рассматриваться как неравновесная структура, имеющая низкую термодинамическую стабильность. Воздействие тепла и скорости охлаждения на ЗТВ может способствовать образованию высокоэнергетической структуры, такой как бейнит, что приводит к высокой подверженности коррозии по сравнению с BM [24].Кроме того, смешанная микроструктура бейнита и феррита, имеющих разную внутреннюю энергию, устанавливает локальный анод и локальный катод в ЗТВ, что приводит к высокой коррозионной восприимчивости по сравнению с ферритом в БМ [15]. Однако сварной шов в нашем исследовании показал разные результаты. Несмотря на то, что в сварном шве образовывалась смешанная микроструктура, состав Cr в заготовках и присадке значительно отличался. В этом исследовании очевидно, что содержание Cr оказало большее влияние на коррозионное поведение, чем микроструктура, поскольку HAZ с более высоким содержанием Cr имела лучшее коррозионное поведение по сравнению с BM.Объяснение согласуется с эффектом состава, описанным в литературе [27]. Предполагается, что продукт коррозии оксида хрома сыграл важную роль в улучшении коррозионной стойкости ЗТВ, что привело к снижению склонности к разрушению сварного шва.

3.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

Характеристика поверхности с помощью XPS после испытания на погружение для пяти зон сварного шва была проведена для лучшего выяснения коррозионных свойств сварного шва. Спектры Fe 2p, Cr 2p и O 1s зон A, C и E показаны на и, соответственно.Спектры зон B и D, по-видимому, имеют те же характеристики, что и зоны A и E, соответственно, и здесь не будут представлены. Развернутые пики FeO, Fe 2 O 3 , Fe (OH) 3 и сателлитного Fe представлены при энергиях связи примерно 710,16, 711,19, 712,31 и 713,67 эВ соответственно. Результаты соответствуют заявленным в литературе значениям [28,29]. Очевидно, что FeO и Fe 2 O 3 образовались в зонах A, C и E. Fe 3 O 4 , возможно, также могли образоваться, поскольку железо в Fe 3 O 4 имеет 2 степени окисления или структура соединения представляет собой комбинацию FeO и Fe 2 O 3 .Обнаружение Fe (OH) 3 указывает на высокую влажность сварного шва после испытания погружением. Развернутые пики Cr 2 O 3 , Cr (OH) 3 и CrO 3 присутствуют в спектрах зон A и C при энергиях связи около 576,70, 577,86 и 579,14 эВ соответственно. , а результаты соответствуют литературным [28,29,30,31,32]. Спектр Cr 2p отсутствует, поскольку в зоне E было очень небольшое количество хрома, как указано в. Было два состояния окисления Cr для оксидов хрома, образовавшихся в зонах A и C, что отражает различный уровень кислорода в сварном шве.Считается, что образование Cr (OH) 3 происходит по тому же механизму, что и Fe (OH) 3 . Пик FeO появляется в O 1s-спектрах зон A и E при энергии связи около 528,55 эВ. Пики оксида, гидроксида и воды появляются в спектрах зон A, C и E при энергиях связи около 530,18, 531,54 и 532,51 эВ соответственно, и результаты соответствуют литературным [28,29,33] . M в M 2 O 3 и M (OH) 3 в представляют собой Fe или Cr, поскольку пики оксидов и гидроксидов железа и хрома были обнаружены в спектрах Fe 2p и Cr 2p в зонах A и C.Согласно важным параметрам, таким как E corr и i corr , показанным на, и результатам XPS, показанным на, и, очевидно, что содержание Cr в материалах сварных швов оказало влияние на образование Cr 2 О 3 , влияющие на коррозионное поведение любых зон сварного шва. Зоны максимального и минимального содержания Cr, такие как зоны C и E, соответственно, могут быть хорошим сравнительным условием для определения влияния содержания Cr на коррозионные свойства сварного шва.При низком содержании Cr Cr 2 O 3 не мог образовываться или обнаруживаться в зоне E, что приводило к плохому коррозионному поведению (испытать низкое E corr и высокое i corr ). Что касается зоны C, может образоваться Cr 2 O 3 , что приведет к лучшему коррозионному поведению (опыт более высокий E corr и более низкий i corr ).

Fe 2p-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

Cr 2p-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

O 1s-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

3.5. Сканирующая электронная микроскопия

После того, как погруженные образцы были охарактеризованы с помощью XPS, к сожалению, их пришлось выдержать в эксикаторе более 24 часов перед анализом с помощью SEM, что привело к дегидратации гидроксида и образованию оксида. СЭМ-микрофотография показывает морфологию поверхности пяти зон сварного шва.На некоторых участках поверхности каждой зоны обнаружены оксиды различной морфологии. Была выбрана основная морфология каждой зоны, которая будет репрезентативной для каждой зоны. Мелкие зерна с мелкими частицами оксидов были представлены в зонах A и B. Оксиды, представленные в зоне C, имели ту же морфологию, но более многочисленны по сравнению с зонами A и B. Морфология оксида соответствовала Cr 2 O 3 в литературе [34], что отражает образование Cr 2 O 3 в этих зонах и приводит к хорошему коррозионному поведению.Результаты соответствуют результатам РФЭС и потенциодинамической поляризации. Очевидно, что морфология оксида в зонах D и E отличалась по сравнению с зонами A, B и C. Пористо-сотовый оксид был широко представлен в зонах D и E. Морфология соответствовала Fe 3 O 4 в литературе [10], что указывает на богатое образование Fe 3 O 4 в этих зонах. Без образования оксида хрома коррозионные свойства этих зон были бы плохими.Химический состав материалов сварного шва играет важную роль по сравнению с микроструктурой в образовании оксида и коррозионных свойствах сварного шва.

СЭМ-микрофотография поверхности пяти зон сварного шва после испытания погружением: ( a ) Зона A; ( b ) Зона B; ( c ) Зона C; ( d ) Зона D; и ( e ) Зона E.

Проект сварки котла для увеличения срока службы и контроля затрат

Реферат

Fe-2.25Cr-1Mo — широко используемый материал для коллекторов и паровых труб котлов. При изготовлении котла требуется приварка паровой трубы к коллектору. Зона термического влияния сварного шва может иметь плохие механические свойства и плохую коррозию, что приводит к разрушению сварного шва. Стоимость материала, используемого для паропровода и коллектора котла, должна контролироваться. В этом исследовании предлагается конструкция новых материалов для сварки котлов с целью увеличения срока службы и контроля затрат с использованием сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) трубы Fe-2.25Cr-1Mo с трубой из углеродистой стали с хромсодержащим наполнителем.Стоимость производства может быть снижена за счет использования недорогих материалов, таких как трубы из углеродистой стали для коллектора котла. Влияние содержания хрома на коррозионное поведение сварного шва было больше, чем влияние микроструктуры. Срок службы сварного котла может быть увеличен за счет улучшения механических свойств и коррозионных характеристик зоны термического влияния.

Ключевые слова: котел , эволюция структуры, Fe-2.25Cr-1Mo, сварка, потенциодинамическая поляризация, XPS (рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия)

1.Введение

Термостойкая хромомолибденовая сталь Fe-2.25Cr-1Mo имеет отличную жаропрочность, хорошее сопротивление ползучести, отличную формуемость и низкую стоимость обработки [1,2,3,4]. Хорошие механические свойства стали могут контролироваться упрочнением, например дисперсионным упрочнением, вызванным диспергированием выделений карбида металла в матрице стали, упрочнением твердого раствора, вызванным растворением Мо в стали [1,2,5], размером зерна усиление [6] и т. д.Сталь широко используется для изготовления конструкций, компонентов и оборудования в нефтехимической и энергетической отраслях, таких как тепловые электростанции и атомные электростанции. Компоненты, используемые в электроэнергетике, включая стенку сосуда высокого давления, трубу пароперегревателя, паровую трубу, паровую трубу и коллектор котла, подвергаются воздействию высокой влажности, высокого давления (15–30 МПа) и высокой температуры (~ 550 ° C). более 20 лет [1,2,3,4,5,6,7,8]. Сварка — важный процесс термического воздействия, необходимый для многих применений стали [2,3].Процесс термического воздействия при изготовлении коллектора котла включает сварку, ковку и отпуск [2]. Стойка котла, пучок паровых труб, обычно приваривается к коллектору или коллектору. Поскольку техническое обслуживание котла является дорогостоящим и сложным, во многих работах подчеркивается влияние микроструктуры сварного шва на срок службы котла, особенно влияние на коррозионное поведение, которое имеет большое влияние на срок службы котла, а также методы увеличения срока службы котла, например , использование ингибиторов, контроль времени и температуры воздействия, дизайн термообработки и дизайн ремонта сварных швов [1,7,8,9,10,11,12].Существует три зоны сварного шва: зона плавления (FZ), зона термического влияния (HAZ) и основной металл (BM), которые имеют разную микроструктуру, что приводит к разному коррозионному поведению [9,13]. Коррозия является важной причиной разрушения сварного шва, помимо ползучести и усталости, снижающих прочность и вязкость сварного шва [4,14]. Во многих работах, в которых использовались сварочные материалы одного и того же состава, подчеркивалось влияние микроструктуры сварного шва на коррозионное поведение сварного шва котла [9,10,13,15]. Результаты были представлены таким же образом, что ЗТВ является наиболее уязвимой частью сварного шва.Следовательно, если можно контролировать коррозию ЗТВ или улучшить коррозионное поведение до уровня, превышающего BM, срок службы сварного шва котла будет увеличен.

Может быть введен новый дизайн материалов, используемых при сварке, для улучшения коррозионных свойств сварного шва и снижения стоимости производства котлов. В целом для производства котлов широко используются Fe-2.25Cr-1Mo и углеродистая сталь. При соответствующем составе Cr и Mo Fe-2.25Cr-1Mo демонстрирует лучшую коррозионную стойкость и пластичность [14], но при более высокой стоимости по сравнению с углеродистой сталью.Чтобы лучше реагировать на коррозию и стоимость производства, для паровой трубы и коллектора будут использоваться Fe-2.25Cr-1Mo и углеродистая сталь соответственно. Поскольку коллектор обычно намного толще, чем труба, что снижает подверженность коррозии, углеродистая сталь может использоваться для производства коллектора, чтобы снизить производственные затраты. Fe-2.25Cr-1Mo будет использоваться для трубки, которая является меньшей частью с большей подверженностью коррозии. Присадочный материал для сварки должен иметь немного более высокий легирующий элемент, влияющий на защиту, такой как Cr, по сравнению с материалом трубы, чтобы повысить коррозионную стойкость критических зон, таких как HAZ.Целью данной работы является отчет о коррозионных свойствах сварного шва котла с новой конструкцией материалов. Обсуждаются корреляции между коррозионным поведением, химическим составом, микроструктурой и твердостью сварного шва.

2. Материалы и методы

Состав и размеры трубы из технической стали Fe-2.25Cr-1Mo, трубы из углеродистой стали и присадочного стержня, использованных в данном исследовании, показаны на рис. Трубку перфорировали для получения отверстия диаметром 34,6 мм и делали канавки вокруг отверстия на некотором расстоянии от отверстия, которые могли образовывать кромку с размером, приблизительно равным толщине трубки.Размеры канавки составляли около 10 мм в ширину и 5 мм в глубину. Трубка была помещена на перфорированную трубу, и было выполнено 5-проходное угловое соединение сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) с защитным газом Ar, как показано на схеме. Ток, напряжение, скорость перемещения и тепловложение для сварки составляли примерно 150 А, 15 В, 100 мм / мин и 1,35 кДж / мм соответственно.

Схема рифленого углового соединения трубы Fe-2.25Cr-1Mo и трубы из углеродистой стали.

Таблица 1

Химический состав и размеры трубы, трубы и присадочного стержня, использованных в данном исследовании.

Материалы Состав (мас.%) Размер (мм)
C Si Mn P S Cr Mo Fe OD 1 ID 2
Трубка 0,10 0,27 0,45 0,12 0,04 2,12 0,96 Бал. 38.1 34,6
Труба 0,15 0,49 0,61 0,00 0,00 0,07 0,22 Бал. 219,1 207,1
Присадочный стержень 0,08 0,56 0,66 0,01 0,00 2,42 0,97 Бал. 2,4

Сваренную заготовку вырезали из соединения труба-труба, как показано на а.Заготовка была разделена на пять зон, обозначенных как A, B, C, D и E, как показано на b, для зоны трубы, зоны между трубкой и зоной плавления, зоны плавления, зоны между зона плавления и труба и зона трубы соответственно. Заготовку шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 и полировали оксидом алюминия 0,3 мкм. Химический состав пяти зон анализировали с помощью сканирующей электронной микроскопии JEOL JSM-6335F (SEM, JEOL U.S.A., Inc., Пибоди, Массачусетс, США), оснащенной энергодисперсионной спектроскопией (EDS, JEOL U.S.A., Inc., Пибоди, Массачусетс, США) работали при ускоряющем напряжении 15 кВ. Образец травили 3% -ным раствором нитала в течение примерно 10 с, и микроструктуру исследовали с помощью оптической микроскопии. Испытания на микротвердость по Виккерсу для каждой зоны проводили при нагрузке 0,98 Н и времени нагружения 10 с. Коррозионное поведение изучали с помощью потенциодинамического поляризационного теста. Каждую из пяти зон детали, показанной на b, вырезали на образец с размерами примерно 2,5 × 6,5 × 2,0 мм, как показано на c.

( a ) Сварная заготовка; ( б ) пять зон сварного шва; и ( c ) образцы, вырезанные для испытания на потенциодинамическую поляризацию.

Каждый образец был соединен с электрическим проводом серебряной краской и закреплен в эпоксидной смоле для получения площади экспонируемой поверхности около 0,16 см. 2 . Поверхность экспонирования шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 сеток. Испытание на потенциодинамическую поляризацию проводили в 3,5% растворе NaCl с электродом сравнения Ag / AgCl и противоэлектродом из Pt. Тестовый потенциал и кривая потенциодинамической поляризации контролировались и генерировались потенциостатом Metrohm FRA2 µAUTOLAB TYPE III в сотрудничестве с программным обеспечением NOVA (версия 1.10, Metrohm, Херизау, Швейцария). Поляризация была от -200 до 200 мВ относительно потенциала холостого хода (OCP) со скоростью 1 мВ / с. Кривая была проанализирована с использованием метода экстраполяции Тафеля для оценки параметров потенциодинамической поляризации. Эквивалентный вес W E и скорость коррозии R C (мм / год) были рассчитаны с использованием уравнений (1) и (2) [16,17,18]:

где n i , f i и w i — валентность, массовая доля и эквивалентный атомный вес элемента i th исследуемого сплава, соответственно. K — постоянная (3,27 × 10 –3 мм · г / (мкА · см · год)), i corr — плотность тока коррозии (мкА / см 2 ), и ρ — плотность сплава (г / см 3 ). После поляризационного теста поверхность образца шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 сеток, сушили продувкой воздухом и подвергали испытанию погружением в течение 10 минут. Погружение проводили в 3,5% раствор NaCl на 1 ч. Образцы очищали дистиллированной водой и сушили продувкой воздуха.Образцы исследовали с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии Kratos Axis ULTRA DLD (XPS, Kratos Analytical Ltd., Манчестер, Великобритания), снабженной монохроматическим источником рентгеновского излучения Al Kα. Базовое давление в камере анализа составляло около 5 · 10 −9 торр. Источник рентгеновского излучения работал с размером пятна 700 × 300 мкм при 150 Вт; 15 кВ и 10 мА; с начальной энергией фото 1,4 кэВ. Энергию связи дополнительного пика C 1s при 285 эВ использовали для калибровки сдвига длины волны.Спектры регистрировали и анализировали с энергией прохождения и шагом энергии 20 и 0,1 эВ, соответственно, с использованием программного обеспечения VISION II (версия 2.2.9, Kratos Analytical Ltd., Манчестер, Великобритания). Морфологию поверхности образцов исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа, работающего при ускоряющем напряжении 15 кВ.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Состав и структура сварного шва

Основные составы (мас.%) Пяти зон сварного шва, проанализированные с помощью EDS, показаны на. Композиции показали результаты, соответствующие результатам для исходных материалов, показанных на.Зона D, которая была границей между зонами C и E, демонстрировала диффузию Cr и Mo из зоны C. Отношение Cr: Fe указывало на количество Cr, которое могло привести к увеличению коррозионной стойкости любой зоны за счет увеличения образования оксида хрома. В литературе сообщалось о повышении коррозионной стойкости низколегированных сталей за счет добавления Cr, в которых низколегированные стали имели лучшие коррозионные свойства по сравнению с углеродистыми сталями [18].

Таблица 2

Химический состав пяти зон сварного шва, проанализированный EDS.

Зона Состав (мас.%) Cr: Fe
Fe Cr Mo
A 97,01 1,77 1,22 0,0182 900
B 96,95 1,90 1,15 0,0196
C 96,11 2,43 1,46 0,0253
D 97.17 2,01 0,82 0,0207
E 99,99 0,01 0,00 0,0001

После травления макроструктура сварного шва появилась, как показано на a. Схема сварного шва показана на б. Микроструктуру сварного шва исследовали через пять зон с помощью оптической микроскопии, и исследуемые позиции были обозначены, как показано в c. Микроструктуры зоны A, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Aa, в BM, далеко от границы зоны A – B, и Ab, рядом с границей зоны A – B.Микроструктуры позиций Aa и Ab показаны соответственно на a, b. На микрофотографиях видно, что позиции Aa и Ab имеют одинаковую микроструктуру, состоящую из зерен феррита и колоний перлита размером около 20–40 мкм. Предполагается, что температурное воздействие на положение Ab было недостаточно высоким для изменения микроструктуры, поэтому положение Ab также рассматривалось как BM.

( a ) Макроструктура; ( b ) схема; и ( c ) исследовали положения сварного шва.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Aa; и ( b ) Ab в зоне A.

Микроструктуры зоны B, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ba (близко к границе зоны A – B), Bf (близко к границе зоны B – C) и Bb – Be (между положениями Ba и Bf). Микроструктуры позиций Ba – Bf показаны на a – f. а показывает, что колонии перлита подверглись воздействию тепла и перекристаллизовались, в то время как зерна феррита не перекристаллизовались. В общем, рекристаллизация зерен связана с накоплением энергии в структуре.Структура с большим запасом энергии будет демонстрировать раннюю рекристаллизацию. Поэтому колонии перлита, запасающие большую энергию, рекристаллизовались раньше, чем зерна феррита [19]. Размер колоний перекристаллизованного перлита составлял около 1–5 мкм. b показывает изменение микроструктуры от неповрежденного феррита до рекристаллизованного феррита в положении Bb. Считается, что температурное воздействие справа от положения Bb было достаточно высоким, чтобы вызвать перекристаллизацию феррита. Размер зерен рекристаллизованного феррита составлял около 5–15 мкм.c показывает, что весь перлит и феррит в положении Bc были рекристаллизованы. d показывает изменение микроструктуры от рекристаллизованного перлита и феррита до бейнита в положении Bd. Очевидно, что количество колоний перлита (темные) и зерен феррита (светлые) уменьшалось, а количество колоний крупного бейнита (среднее) увеличивалось с увеличением расстояния слева направо. Предполагается, что температурное воздействие справа от положения Bd было достаточно высоким, а скорость охлаждения подходила для образования бейнита.e показывает, что микроструктура позиции Be представляла собой полностью крупный бейнит с размером зерна около 20–60 мкм. Размер зерна имел тенденцию к увеличению по мере увеличения расстояния слева направо, отражая рост зерна в этой области. f показывает изменение микроструктуры от равноосных колоний бейнита, расположенных слева, до вытянутых колоний бейнита, диагонально ориентированных и расположенных в правом верхнем углу микрофотографии. В общем, ориентация бейнита коррелирует с ориентацией аустенита, потому что бейнит возник в результате преобразования аустенита.Корреляцию кристаллографического направления и плоскости между бейнитом и аустенитом можно выразить как <111> B // <110> A и {1-10} B // {1-11} A [20 ], где B и A обозначают параметры бейнита и аустенита соответственно. Следовательно, после преобразования аустенита во время сварки бейнит, присутствующий в сварном шве, имел предпочтительную ориентацию <111> {1-10}.

Оптические микрофотографии позиций: ( а ) Ba; ( b ) Bb; ( c ) Bc; ( д ) Bd; ( e ) Be; и ( f ) Bf в зоне B.

Микроструктуры зоны C, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ca (близко к границе зоны B – C), Cc (близко к стыку 4-го прохода), Cb (между положениями Ca и Cc), Cd (близко к C – D зона интерфейса) и Ce (в середине зоны C). Микроструктуры позиций Ca – Ce показаны a – e. а показывает, что микроструктура положения Ca представляла собой удлиненные колонии бейнита, ориентированные по диагонали от нижнего левого угла к верхнему правому углу микрофотографии. Микроструктура позиции Cb показана на b.Колонии бейнита ориентированы вертикально. Микроструктуры позиций Cc и Cd показаны в c, d соответственно. Микроструктуры также представляли собой вытянутые колонии бейнита. Колонии были ориентированы по диагонали от нижнего правого угла до верхнего левого угла микрофотографий. Считается, что температура и скорость охлаждения в этой области подходили для образования бейнита. Кроме того, содержание Cr и Mo в материалах шва может способствовать образованию бейнита [10]. Образование бейнита в FZ без образования игольчатого феррита отражало отсутствие включений, представленных в FZ, вызванное отсутствием элементов, образующих включения, таких как Al или Ti, в материалах сварного шва [21,22].Удлиненное зерно, образовавшееся во время затвердевания расплавленного наполнителя в FZ, могло быть эпитаксиальным ростом; рост зерен, в частности кристаллографическое направление, параллельно ориентации кристалла, контактирующего с расплавом [22]. Ориентация зерен в любом положении в FZ зависела от направления роста от холодной границы раздела, бывшего проходного стыка. Размер зерна в позиции Cd был значительно меньше, чем в других позициях, что отражает высокую скорость охлаждения, вызванную большим количеством тепла, проводимого через трубу, границу зоны C – D.Микроструктура положения Се показана на е. Выявлено влияние отпуска по стыку последнего прохода на микроструктуру стыка первого прохода. Как правило, тепло, выделяемое при последнем проходе, может повлиять на микроструктуру стыка первого прохода. Как сообщается в литературе [12], в области первого прохода может возникать ряд различных структур, рекристаллизации и роста зерен. В данном исследовании гранулированный бейнит был представлен в районе бывшего перевала. После отпуска ранее бейнит мог трансформироваться в структуру с зернистыми бейнитами, которые могли сливаться вместе и становиться более грубыми.Микроструктура соответствует литературным [23].

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Ca; ( b ) Cb; ( c ) Копия; ( d ) Cd; и ( e ) Ce в зоне C.

Микроструктуры зоны D, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Da (близко к границе зоны C – D), Df (близко к границе зоны D – E) и Db. –De (между положениями Da и Df). Микроструктуры позиций Da – Df показаны на a – f. а показывает изменение микроструктуры от колоний бейнита, расположенных слева, до смешанной структуры колоний мелкого перлита (темные), зерен феррита (светлые) и колоний крупного бейнита (среда), расположенных справа от микрофотографии.Поскольку размер трубы был больше, чем у трубы, скорость охлаждения трубы будет ниже, чем у трубы, ведущей к микроструктуре трубы, показанной на a, отличной от микроструктуры трубы, показанной на f. b показывает микроструктуру позиции Db, состоящую из крупного бейнита, мелкого перлита и феррита с размерами зерен 20–60, 10–35 и 5–30 мкм соответственно.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Da; ( b ) Db; ( c ) Dc; ( д ) Дд; ( e ) Де; и ( f ) Df в зоне D.

c показывает микроструктуру позиции Dc, состоящую из крупного бейнита, мелкого перлита и феррита с размерами зерен 15–40, 5–35 и 5–20 мкм соответственно. Размер зерен в c примерно меньше, чем в b, и больше, чем в d, что отражает рост зерен в положениях Db и Dc. d показывает микроструктуру позиции Dd, состоящую из рекристаллизованных колоний перлита и зерен феррита с размером зерен 5–20 и 3–15 мкм соответственно. Бейнита в этом районе не обнаружено.Считается, что температура и скорость охлаждения в этой области не подходили для образования бейнита. e показывает микроструктуру позиции De, состоящую из рекристаллизованных колоний перлита, рекристаллизованных зерен феррита и незатронутых зерен феррита с размерами зерен 5-15, 5-15 и 20-30 мкм соответственно. Очевидно, что произошла замена феррита с неповрежденного феррита, расположенного справа, на перекристаллизованный феррит, расположенный слева на микрофотографии. Считается, что температурное воздействие слева от положения De было достаточно высоким для перекристаллизации феррита.f показывает, что колонии перлита подверглись воздействию тепла и перекристаллизовались, в то время как зерна феррита не перекристаллизовались, как показано на a. Рекристаллизация увеличивалась при движении справа налево на микрофотографии, другими словами, по мере увеличения температуры экспонирования.

Микроструктуры зоны E, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ea (близко к границе зоны D – E) и Eb (в BM вдали от границы зоны D – E). Микроструктуры позиций Ea и Eb показаны соответственно на a, b.Микрофотографии показывают, что позиции Ea и Eb имеют одинаковую микроструктуру, состоящую из зерен непораженного феррита и колоний неповрежденного перлита размером примерно 10–70 и 5–35 мкм соответственно. Предполагается, что температурное воздействие на положение Ea было недостаточно высоким для рекристаллизации, поэтому его можно было рассматривать как BM.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Ea; и ( b ) Eb в зоне E.

На микроструктуру сварного шва повлияли тепловыделение и отвод тепла.Различная температура воздействия и скорость охлаждения во время сварки любых зон могут привести к тому, что они будут иметь различную микроструктуру. Микроструктура сварного шва соответствовала многим опубликованным работам по микроструктуре сварных швов сталей [4,9,10,12,22,24,25,26].

3.2. Твердость сварного шва

Механические свойства сварного шва были охарактеризованы испытаниями на микротвердость, проведенными в пяти зонах, результаты представлены на рис. Твердость зон А и Е составила 160,0 ± 7,4 и 163,6 ± 10.9 HV, соответственно, и были низкими по сравнению с другими зонами. Структура перлита и феррита в ОМ, как показано на фиг. И, обладала низкой твердостью и низкой прочностью, что привело к низкой твердости ОМ. Твердость зоны D, 179,4 ± 10,5 HV, была выше, чем твердость зоны E. Зона D, показанная на, состоит из различных структур: неповрежденного феррита, рекристаллизованного перлита, рекристаллизованного феррита, ростового перлита, ростового феррита и бейнита. Следовательно, на твердость зоны D повлияла твердость этих структур.Несмотря на то, что зона B считалась HAZ, так же, как зона D, твердость зоны B, 288,9 ± 21,6 HV, была явно выше, чем у зоны D. количество бейнита в зоне B было выше, чем в зоне D, особенно в области вблизи границы зоны B – C, которая была полностью бейнитом. Как правило, твердость сварного шва увеличивается с увеличением содержания бейнита [15,24]. Таким образом, очевидно, что бейнит играет важную роль в повышении твердости в любых зонах.Твердость зоны C, 290,8 ± 25,9 HV, была примерно такой же, как и в зоне B. Как показано на рисунке, несмотря на то, что большая часть микроструктуры зоны C была бейнитом с присутствием гранулированного бейнита в некоторых регионах, колонии бейнита были крупно-удлиненными зернами. . Дислокация может скользить на большее расстояние в крупном зерне, в результате чего твердость и прочность будут ниже, чем у мелкого зерна. Общее влияние структуры и размера зерна не вызвало значительной разницы в твердости между зоной C (состоящей из больших вытянутых колоний бейнита и гранулированного бейнита) и зоной B (состоящей из небольших равноосных колоний бейнита, рекристаллизованного перлита, рекристаллизованного феррита и незатронутых зерен феррита). .

Твердость пяти зон сварного шва.

3.3. Коррозионное поведение

Потенциодинамические поляризационные кривые пяти зон сварного шва показаны на рис. Все образцы показали только активное поведение, поскольку на анодных кривых не показано пассивного поведения. Параметры, полученные в результате анализа кривых, и рассчитанные скорости коррозии любых зон сварного шва (с учетом химического состава в) показаны на. Значения E corr и i corr зоны E были соответственно самыми низкими и самыми высокими по сравнению с другими зонами, что отражало самую высокую склонность к коррозии.Расчетная скорость коррозии в зоне E была максимальной и составила 0,1353 мм / год. Значения E corr и i corr зоны A были выше и ниже, чем у зоны E, соответственно, что отражает более низкую подверженность коррозии, вызванную эффектом более высокого содержания Cr. Значения E corr и i corr зоны C были соответственно наивысшими и самыми низкими по сравнению с другими зонами, что указывает на самую низкую подверженность коррозии.Скорость коррозии в зоне C была самой низкой — 0,0024 мм / год. Значения E corr и i corr зон D и B были выше и ниже, чем зоны E и A, соответственно, что отражало более низкую подверженность коррозии.

Потенциодинамические поляризационные кривые пяти зон сварного шва.

Таблица 3

Потенциодинамические поляризационные параметры пяти зон сварного шва.

Зона β a
(V / dec)
β c
(V / dec)
E corr
(V)
corr
(мкА / см²)
R C
(мм / год)
A 0.0666 -0,2406 -0,389 9,35 0,1069
B 0,0806 -0,2654 -0,377 7,31 0,0835
C 0,27 −0,192 0,22 0,0024
D 0,1182 −0,2212 −0,393 7,44 0,0851
E 0.1091 −0,1861 −0,627 11,66 0,1353

В общем, когда состав влиятельного легирующего элемента, такого как Cr, детали и присадки, примерно одинаков, подверженность коррозии сварного шва будет зависят от микроструктуры. Высокоэнергетическая структура обычно возникает в результате неравновесного превращения и должна рассматриваться как неравновесная структура, имеющая низкую термодинамическую стабильность. Воздействие тепла и скорости охлаждения на ЗТВ может способствовать образованию высокоэнергетической структуры, такой как бейнит, что приводит к высокой подверженности коррозии по сравнению с BM [24].Кроме того, смешанная микроструктура бейнита и феррита, имеющих разную внутреннюю энергию, устанавливает локальный анод и локальный катод в ЗТВ, что приводит к высокой коррозионной восприимчивости по сравнению с ферритом в БМ [15]. Однако сварной шов в нашем исследовании показал разные результаты. Несмотря на то, что в сварном шве образовывалась смешанная микроструктура, состав Cr в заготовках и присадке значительно отличался. В этом исследовании очевидно, что содержание Cr оказало большее влияние на коррозионное поведение, чем микроструктура, поскольку HAZ с более высоким содержанием Cr имела лучшее коррозионное поведение по сравнению с BM.Объяснение согласуется с эффектом состава, описанным в литературе [27]. Предполагается, что продукт коррозии оксида хрома сыграл важную роль в улучшении коррозионной стойкости ЗТВ, что привело к снижению склонности к разрушению сварного шва.

3.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

Характеристика поверхности с помощью XPS после испытания на погружение для пяти зон сварного шва была проведена для лучшего выяснения коррозионных свойств сварного шва. Спектры Fe 2p, Cr 2p и O 1s зон A, C и E показаны на и, соответственно.Спектры зон B и D, по-видимому, имеют те же характеристики, что и зоны A и E, соответственно, и здесь не будут представлены. Развернутые пики FeO, Fe 2 O 3 , Fe (OH) 3 и сателлитного Fe представлены при энергиях связи примерно 710,16, 711,19, 712,31 и 713,67 эВ соответственно. Результаты соответствуют заявленным в литературе значениям [28,29]. Очевидно, что FeO и Fe 2 O 3 образовались в зонах A, C и E. Fe 3 O 4 , возможно, также могли образоваться, поскольку железо в Fe 3 O 4 имеет 2 степени окисления или структура соединения представляет собой комбинацию FeO и Fe 2 O 3 .Обнаружение Fe (OH) 3 указывает на высокую влажность сварного шва после испытания погружением. Развернутые пики Cr 2 O 3 , Cr (OH) 3 и CrO 3 присутствуют в спектрах зон A и C при энергиях связи около 576,70, 577,86 и 579,14 эВ соответственно. , а результаты соответствуют литературным [28,29,30,31,32]. Спектр Cr 2p отсутствует, поскольку в зоне E было очень небольшое количество хрома, как указано в. Было два состояния окисления Cr для оксидов хрома, образовавшихся в зонах A и C, что отражает различный уровень кислорода в сварном шве.Считается, что образование Cr (OH) 3 происходит по тому же механизму, что и Fe (OH) 3 . Пик FeO появляется в O 1s-спектрах зон A и E при энергии связи около 528,55 эВ. Пики оксида, гидроксида и воды появляются в спектрах зон A, C и E при энергиях связи около 530,18, 531,54 и 532,51 эВ соответственно, и результаты соответствуют литературным [28,29,33] . M в M 2 O 3 и M (OH) 3 в представляют собой Fe или Cr, поскольку пики оксидов и гидроксидов железа и хрома были обнаружены в спектрах Fe 2p и Cr 2p в зонах A и C.Согласно важным параметрам, таким как E corr и i corr , показанным на, и результатам XPS, показанным на, и, очевидно, что содержание Cr в материалах сварных швов оказало влияние на образование Cr 2 О 3 , влияющие на коррозионное поведение любых зон сварного шва. Зоны максимального и минимального содержания Cr, такие как зоны C и E, соответственно, могут быть хорошим сравнительным условием для определения влияния содержания Cr на коррозионные свойства сварного шва.При низком содержании Cr Cr 2 O 3 не мог образовываться или обнаруживаться в зоне E, что приводило к плохому коррозионному поведению (испытать низкое E corr и высокое i corr ). Что касается зоны C, может образоваться Cr 2 O 3 , что приведет к лучшему коррозионному поведению (опыт более высокий E corr и более низкий i corr ).

Fe 2p-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

Cr 2p-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

O 1s-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

3.5. Сканирующая электронная микроскопия

После того, как погруженные образцы были охарактеризованы с помощью XPS, к сожалению, их пришлось выдержать в эксикаторе более 24 часов перед анализом с помощью SEM, что привело к дегидратации гидроксида и образованию оксида. СЭМ-микрофотография показывает морфологию поверхности пяти зон сварного шва.На некоторых участках поверхности каждой зоны обнаружены оксиды различной морфологии. Была выбрана основная морфология каждой зоны, которая будет репрезентативной для каждой зоны. Мелкие зерна с мелкими частицами оксидов были представлены в зонах A и B. Оксиды, представленные в зоне C, имели ту же морфологию, но более многочисленны по сравнению с зонами A и B. Морфология оксида соответствовала Cr 2 O 3 в литературе [34], что отражает образование Cr 2 O 3 в этих зонах и приводит к хорошему коррозионному поведению.Результаты соответствуют результатам РФЭС и потенциодинамической поляризации. Очевидно, что морфология оксида в зонах D и E отличалась по сравнению с зонами A, B и C. Пористо-сотовый оксид был широко представлен в зонах D и E. Морфология соответствовала Fe 3 O 4 в литературе [10], что указывает на богатое образование Fe 3 O 4 в этих зонах. Без образования оксида хрома коррозионные свойства этих зон были бы плохими.Химический состав материалов сварного шва играет важную роль по сравнению с микроструктурой в образовании оксида и коррозионных свойствах сварного шва.

СЭМ-микрофотография поверхности пяти зон сварного шва после испытания погружением: ( a ) Зона A; ( b ) Зона B; ( c ) Зона C; ( d ) Зона D; и ( e ) Зона E.

Проект сварки котла для увеличения срока службы и контроля затрат

Реферат

Fe-2.25Cr-1Mo — широко используемый материал для коллекторов и паровых труб котлов. При изготовлении котла требуется приварка паровой трубы к коллектору. Зона термического влияния сварного шва может иметь плохие механические свойства и плохую коррозию, что приводит к разрушению сварного шва. Стоимость материала, используемого для паропровода и коллектора котла, должна контролироваться. В этом исследовании предлагается конструкция новых материалов для сварки котлов с целью увеличения срока службы и контроля затрат с использованием сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) трубы Fe-2.25Cr-1Mo с трубой из углеродистой стали с хромсодержащим наполнителем.Стоимость производства может быть снижена за счет использования недорогих материалов, таких как трубы из углеродистой стали для коллектора котла. Влияние содержания хрома на коррозионное поведение сварного шва было больше, чем влияние микроструктуры. Срок службы сварного котла может быть увеличен за счет улучшения механических свойств и коррозионных характеристик зоны термического влияния.

Ключевые слова: котел , эволюция структуры, Fe-2.25Cr-1Mo, сварка, потенциодинамическая поляризация, XPS (рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия)

1.Введение

Термостойкая хромомолибденовая сталь Fe-2.25Cr-1Mo имеет отличную жаропрочность, хорошее сопротивление ползучести, отличную формуемость и низкую стоимость обработки [1,2,3,4]. Хорошие механические свойства стали могут контролироваться упрочнением, например дисперсионным упрочнением, вызванным диспергированием выделений карбида металла в матрице стали, упрочнением твердого раствора, вызванным растворением Мо в стали [1,2,5], размером зерна усиление [6] и т. д.Сталь широко используется для изготовления конструкций, компонентов и оборудования в нефтехимической и энергетической отраслях, таких как тепловые электростанции и атомные электростанции. Компоненты, используемые в электроэнергетике, включая стенку сосуда высокого давления, трубу пароперегревателя, паровую трубу, паровую трубу и коллектор котла, подвергаются воздействию высокой влажности, высокого давления (15–30 МПа) и высокой температуры (~ 550 ° C). более 20 лет [1,2,3,4,5,6,7,8]. Сварка — важный процесс термического воздействия, необходимый для многих применений стали [2,3].Процесс термического воздействия при изготовлении коллектора котла включает сварку, ковку и отпуск [2]. Стойка котла, пучок паровых труб, обычно приваривается к коллектору или коллектору. Поскольку техническое обслуживание котла является дорогостоящим и сложным, во многих работах подчеркивается влияние микроструктуры сварного шва на срок службы котла, особенно влияние на коррозионное поведение, которое имеет большое влияние на срок службы котла, а также методы увеличения срока службы котла, например , использование ингибиторов, контроль времени и температуры воздействия, дизайн термообработки и дизайн ремонта сварных швов [1,7,8,9,10,11,12].Существует три зоны сварного шва: зона плавления (FZ), зона термического влияния (HAZ) и основной металл (BM), которые имеют разную микроструктуру, что приводит к разному коррозионному поведению [9,13]. Коррозия является важной причиной разрушения сварного шва, помимо ползучести и усталости, снижающих прочность и вязкость сварного шва [4,14]. Во многих работах, в которых использовались сварочные материалы одного и того же состава, подчеркивалось влияние микроструктуры сварного шва на коррозионное поведение сварного шва котла [9,10,13,15]. Результаты были представлены таким же образом, что ЗТВ является наиболее уязвимой частью сварного шва.Следовательно, если можно контролировать коррозию ЗТВ или улучшить коррозионное поведение до уровня, превышающего BM, срок службы сварного шва котла будет увеличен.

Может быть введен новый дизайн материалов, используемых при сварке, для улучшения коррозионных свойств сварного шва и снижения стоимости производства котлов. В целом для производства котлов широко используются Fe-2.25Cr-1Mo и углеродистая сталь. При соответствующем составе Cr и Mo Fe-2.25Cr-1Mo демонстрирует лучшую коррозионную стойкость и пластичность [14], но при более высокой стоимости по сравнению с углеродистой сталью.Чтобы лучше реагировать на коррозию и стоимость производства, для паровой трубы и коллектора будут использоваться Fe-2.25Cr-1Mo и углеродистая сталь соответственно. Поскольку коллектор обычно намного толще, чем труба, что снижает подверженность коррозии, углеродистая сталь может использоваться для производства коллектора, чтобы снизить производственные затраты. Fe-2.25Cr-1Mo будет использоваться для трубки, которая является меньшей частью с большей подверженностью коррозии. Присадочный материал для сварки должен иметь немного более высокий легирующий элемент, влияющий на защиту, такой как Cr, по сравнению с материалом трубы, чтобы повысить коррозионную стойкость критических зон, таких как HAZ.Целью данной работы является отчет о коррозионных свойствах сварного шва котла с новой конструкцией материалов. Обсуждаются корреляции между коррозионным поведением, химическим составом, микроструктурой и твердостью сварного шва.

2. Материалы и методы

Состав и размеры трубы из технической стали Fe-2.25Cr-1Mo, трубы из углеродистой стали и присадочного стержня, использованных в данном исследовании, показаны на рис. Трубку перфорировали для получения отверстия диаметром 34,6 мм и делали канавки вокруг отверстия на некотором расстоянии от отверстия, которые могли образовывать кромку с размером, приблизительно равным толщине трубки.Размеры канавки составляли около 10 мм в ширину и 5 мм в глубину. Трубка была помещена на перфорированную трубу, и было выполнено 5-проходное угловое соединение сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) с защитным газом Ar, как показано на схеме. Ток, напряжение, скорость перемещения и тепловложение для сварки составляли примерно 150 А, 15 В, 100 мм / мин и 1,35 кДж / мм соответственно.

Схема рифленого углового соединения трубы Fe-2.25Cr-1Mo и трубы из углеродистой стали.

Таблица 1

Химический состав и размеры трубы, трубы и присадочного стержня, использованных в данном исследовании.

Материалы Состав (мас.%) Размер (мм)
C Si Mn P S Cr Mo Fe OD 1 ID 2
Трубка 0,10 0,27 0,45 0,12 0,04 2,12 0,96 Бал. 38.1 34,6
Труба 0,15 0,49 0,61 0,00 0,00 0,07 0,22 Бал. 219,1 207,1
Присадочный стержень 0,08 0,56 0,66 0,01 0,00 2,42 0,97 Бал. 2,4

Сваренную заготовку вырезали из соединения труба-труба, как показано на а.Заготовка была разделена на пять зон, обозначенных как A, B, C, D и E, как показано на b, для зоны трубы, зоны между трубкой и зоной плавления, зоны плавления, зоны между зона плавления и труба и зона трубы соответственно. Заготовку шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 и полировали оксидом алюминия 0,3 мкм. Химический состав пяти зон анализировали с помощью сканирующей электронной микроскопии JEOL JSM-6335F (SEM, JEOL U.S.A., Inc., Пибоди, Массачусетс, США), оснащенной энергодисперсионной спектроскопией (EDS, JEOL U.S.A., Inc., Пибоди, Массачусетс, США) работали при ускоряющем напряжении 15 кВ. Образец травили 3% -ным раствором нитала в течение примерно 10 с, и микроструктуру исследовали с помощью оптической микроскопии. Испытания на микротвердость по Виккерсу для каждой зоны проводили при нагрузке 0,98 Н и времени нагружения 10 с. Коррозионное поведение изучали с помощью потенциодинамического поляризационного теста. Каждую из пяти зон детали, показанной на b, вырезали на образец с размерами примерно 2,5 × 6,5 × 2,0 мм, как показано на c.

( a ) Сварная заготовка; ( б ) пять зон сварного шва; и ( c ) образцы, вырезанные для испытания на потенциодинамическую поляризацию.

Каждый образец был соединен с электрическим проводом серебряной краской и закреплен в эпоксидной смоле для получения площади экспонируемой поверхности около 0,16 см. 2 . Поверхность экспонирования шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 сеток. Испытание на потенциодинамическую поляризацию проводили в 3,5% растворе NaCl с электродом сравнения Ag / AgCl и противоэлектродом из Pt. Тестовый потенциал и кривая потенциодинамической поляризации контролировались и генерировались потенциостатом Metrohm FRA2 µAUTOLAB TYPE III в сотрудничестве с программным обеспечением NOVA (версия 1.10, Metrohm, Херизау, Швейцария). Поляризация была от -200 до 200 мВ относительно потенциала холостого хода (OCP) со скоростью 1 мВ / с. Кривая была проанализирована с использованием метода экстраполяции Тафеля для оценки параметров потенциодинамической поляризации. Эквивалентный вес W E и скорость коррозии R C (мм / год) были рассчитаны с использованием уравнений (1) и (2) [16,17,18]:

где n i , f i и w i — валентность, массовая доля и эквивалентный атомный вес элемента i th исследуемого сплава, соответственно. K — постоянная (3,27 × 10 –3 мм · г / (мкА · см · год)), i corr — плотность тока коррозии (мкА / см 2 ), и ρ — плотность сплава (г / см 3 ). После поляризационного теста поверхность образца шлифовали бумагой SiC с сеткой 2000 сеток, сушили продувкой воздухом и подвергали испытанию погружением в течение 10 минут. Погружение проводили в 3,5% раствор NaCl на 1 ч. Образцы очищали дистиллированной водой и сушили продувкой воздуха.Образцы исследовали с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии Kratos Axis ULTRA DLD (XPS, Kratos Analytical Ltd., Манчестер, Великобритания), снабженной монохроматическим источником рентгеновского излучения Al Kα. Базовое давление в камере анализа составляло около 5 · 10 −9 торр. Источник рентгеновского излучения работал с размером пятна 700 × 300 мкм при 150 Вт; 15 кВ и 10 мА; с начальной энергией фото 1,4 кэВ. Энергию связи дополнительного пика C 1s при 285 эВ использовали для калибровки сдвига длины волны.Спектры регистрировали и анализировали с энергией прохождения и шагом энергии 20 и 0,1 эВ, соответственно, с использованием программного обеспечения VISION II (версия 2.2.9, Kratos Analytical Ltd., Манчестер, Великобритания). Морфологию поверхности образцов исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа, работающего при ускоряющем напряжении 15 кВ.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Состав и структура сварного шва

Основные составы (мас.%) Пяти зон сварного шва, проанализированные с помощью EDS, показаны на. Композиции показали результаты, соответствующие результатам для исходных материалов, показанных на.Зона D, которая была границей между зонами C и E, демонстрировала диффузию Cr и Mo из зоны C. Отношение Cr: Fe указывало на количество Cr, которое могло привести к увеличению коррозионной стойкости любой зоны за счет увеличения образования оксида хрома. В литературе сообщалось о повышении коррозионной стойкости низколегированных сталей за счет добавления Cr, в которых низколегированные стали имели лучшие коррозионные свойства по сравнению с углеродистыми сталями [18].

Таблица 2

Химический состав пяти зон сварного шва, проанализированный EDS.

Зона Состав (мас.%) Cr: Fe
Fe Cr Mo
A 97,01 1,77 1,22 0,0182 900
B 96,95 1,90 1,15 0,0196
C 96,11 2,43 1,46 0,0253
D 97.17 2,01 0,82 0,0207
E 99,99 0,01 0,00 0,0001

После травления макроструктура сварного шва появилась, как показано на a. Схема сварного шва показана на б. Микроструктуру сварного шва исследовали через пять зон с помощью оптической микроскопии, и исследуемые позиции были обозначены, как показано в c. Микроструктуры зоны A, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Aa, в BM, далеко от границы зоны A – B, и Ab, рядом с границей зоны A – B.Микроструктуры позиций Aa и Ab показаны соответственно на a, b. На микрофотографиях видно, что позиции Aa и Ab имеют одинаковую микроструктуру, состоящую из зерен феррита и колоний перлита размером около 20–40 мкм. Предполагается, что температурное воздействие на положение Ab было недостаточно высоким для изменения микроструктуры, поэтому положение Ab также рассматривалось как BM.

( a ) Макроструктура; ( b ) схема; и ( c ) исследовали положения сварного шва.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Aa; и ( b ) Ab в зоне A.

Микроструктуры зоны B, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ba (близко к границе зоны A – B), Bf (близко к границе зоны B – C) и Bb – Be (между положениями Ba и Bf). Микроструктуры позиций Ba – Bf показаны на a – f. а показывает, что колонии перлита подверглись воздействию тепла и перекристаллизовались, в то время как зерна феррита не перекристаллизовались. В общем, рекристаллизация зерен связана с накоплением энергии в структуре.Структура с большим запасом энергии будет демонстрировать раннюю рекристаллизацию. Поэтому колонии перлита, запасающие большую энергию, рекристаллизовались раньше, чем зерна феррита [19]. Размер колоний перекристаллизованного перлита составлял около 1–5 мкм. b показывает изменение микроструктуры от неповрежденного феррита до рекристаллизованного феррита в положении Bb. Считается, что температурное воздействие справа от положения Bb было достаточно высоким, чтобы вызвать перекристаллизацию феррита. Размер зерен рекристаллизованного феррита составлял около 5–15 мкм.c показывает, что весь перлит и феррит в положении Bc были рекристаллизованы. d показывает изменение микроструктуры от рекристаллизованного перлита и феррита до бейнита в положении Bd. Очевидно, что количество колоний перлита (темные) и зерен феррита (светлые) уменьшалось, а количество колоний крупного бейнита (среднее) увеличивалось с увеличением расстояния слева направо. Предполагается, что температурное воздействие справа от положения Bd было достаточно высоким, а скорость охлаждения подходила для образования бейнита.e показывает, что микроструктура позиции Be представляла собой полностью крупный бейнит с размером зерна около 20–60 мкм. Размер зерна имел тенденцию к увеличению по мере увеличения расстояния слева направо, отражая рост зерна в этой области. f показывает изменение микроструктуры от равноосных колоний бейнита, расположенных слева, до вытянутых колоний бейнита, диагонально ориентированных и расположенных в правом верхнем углу микрофотографии. В общем, ориентация бейнита коррелирует с ориентацией аустенита, потому что бейнит возник в результате преобразования аустенита.Корреляцию кристаллографического направления и плоскости между бейнитом и аустенитом можно выразить как <111> B // <110> A и {1-10} B // {1-11} A [20 ], где B и A обозначают параметры бейнита и аустенита соответственно. Следовательно, после преобразования аустенита во время сварки бейнит, присутствующий в сварном шве, имел предпочтительную ориентацию <111> {1-10}.

Оптические микрофотографии позиций: ( а ) Ba; ( b ) Bb; ( c ) Bc; ( д ) Bd; ( e ) Be; и ( f ) Bf в зоне B.

Микроструктуры зоны C, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ca (близко к границе зоны B – C), Cc (близко к стыку 4-го прохода), Cb (между положениями Ca и Cc), Cd (близко к C – D зона интерфейса) и Ce (в середине зоны C). Микроструктуры позиций Ca – Ce показаны a – e. а показывает, что микроструктура положения Ca представляла собой удлиненные колонии бейнита, ориентированные по диагонали от нижнего левого угла к верхнему правому углу микрофотографии. Микроструктура позиции Cb показана на b.Колонии бейнита ориентированы вертикально. Микроструктуры позиций Cc и Cd показаны в c, d соответственно. Микроструктуры также представляли собой вытянутые колонии бейнита. Колонии были ориентированы по диагонали от нижнего правого угла до верхнего левого угла микрофотографий. Считается, что температура и скорость охлаждения в этой области подходили для образования бейнита. Кроме того, содержание Cr и Mo в материалах шва может способствовать образованию бейнита [10]. Образование бейнита в FZ без образования игольчатого феррита отражало отсутствие включений, представленных в FZ, вызванное отсутствием элементов, образующих включения, таких как Al или Ti, в материалах сварного шва [21,22].Удлиненное зерно, образовавшееся во время затвердевания расплавленного наполнителя в FZ, могло быть эпитаксиальным ростом; рост зерен, в частности кристаллографическое направление, параллельно ориентации кристалла, контактирующего с расплавом [22]. Ориентация зерен в любом положении в FZ зависела от направления роста от холодной границы раздела, бывшего проходного стыка. Размер зерна в позиции Cd был значительно меньше, чем в других позициях, что отражает высокую скорость охлаждения, вызванную большим количеством тепла, проводимого через трубу, границу зоны C – D.Микроструктура положения Се показана на е. Выявлено влияние отпуска по стыку последнего прохода на микроструктуру стыка первого прохода. Как правило, тепло, выделяемое при последнем проходе, может повлиять на микроструктуру стыка первого прохода. Как сообщается в литературе [12], в области первого прохода может возникать ряд различных структур, рекристаллизации и роста зерен. В данном исследовании гранулированный бейнит был представлен в районе бывшего перевала. После отпуска ранее бейнит мог трансформироваться в структуру с зернистыми бейнитами, которые могли сливаться вместе и становиться более грубыми.Микроструктура соответствует литературным [23].

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Ca; ( b ) Cb; ( c ) Копия; ( d ) Cd; и ( e ) Ce в зоне C.

Микроструктуры зоны D, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Da (близко к границе зоны C – D), Df (близко к границе зоны D – E) и Db. –De (между положениями Da и Df). Микроструктуры позиций Da – Df показаны на a – f. а показывает изменение микроструктуры от колоний бейнита, расположенных слева, до смешанной структуры колоний мелкого перлита (темные), зерен феррита (светлые) и колоний крупного бейнита (среда), расположенных справа от микрофотографии.Поскольку размер трубы был больше, чем у трубы, скорость охлаждения трубы будет ниже, чем у трубы, ведущей к микроструктуре трубы, показанной на a, отличной от микроструктуры трубы, показанной на f. b показывает микроструктуру позиции Db, состоящую из крупного бейнита, мелкого перлита и феррита с размерами зерен 20–60, 10–35 и 5–30 мкм соответственно.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Da; ( b ) Db; ( c ) Dc; ( д ) Дд; ( e ) Де; и ( f ) Df в зоне D.

c показывает микроструктуру позиции Dc, состоящую из крупного бейнита, мелкого перлита и феррита с размерами зерен 15–40, 5–35 и 5–20 мкм соответственно. Размер зерен в c примерно меньше, чем в b, и больше, чем в d, что отражает рост зерен в положениях Db и Dc. d показывает микроструктуру позиции Dd, состоящую из рекристаллизованных колоний перлита и зерен феррита с размером зерен 5–20 и 3–15 мкм соответственно. Бейнита в этом районе не обнаружено.Считается, что температура и скорость охлаждения в этой области не подходили для образования бейнита. e показывает микроструктуру позиции De, состоящую из рекристаллизованных колоний перлита, рекристаллизованных зерен феррита и незатронутых зерен феррита с размерами зерен 5-15, 5-15 и 20-30 мкм соответственно. Очевидно, что произошла замена феррита с неповрежденного феррита, расположенного справа, на перекристаллизованный феррит, расположенный слева на микрофотографии. Считается, что температурное воздействие слева от положения De было достаточно высоким для перекристаллизации феррита.f показывает, что колонии перлита подверглись воздействию тепла и перекристаллизовались, в то время как зерна феррита не перекристаллизовались, как показано на a. Рекристаллизация увеличивалась при движении справа налево на микрофотографии, другими словами, по мере увеличения температуры экспонирования.

Микроструктуры зоны E, выбранные для исследования, были микроструктуры позиций Ea (близко к границе зоны D – E) и Eb (в BM вдали от границы зоны D – E). Микроструктуры позиций Ea и Eb показаны соответственно на a, b.Микрофотографии показывают, что позиции Ea и Eb имеют одинаковую микроструктуру, состоящую из зерен непораженного феррита и колоний неповрежденного перлита размером примерно 10–70 и 5–35 мкм соответственно. Предполагается, что температурное воздействие на положение Ea было недостаточно высоким для рекристаллизации, поэтому его можно было рассматривать как BM.

Оптические микрофотографии позиций: ( a ) Ea; и ( b ) Eb в зоне E.

На микроструктуру сварного шва повлияли тепловыделение и отвод тепла.Различная температура воздействия и скорость охлаждения во время сварки любых зон могут привести к тому, что они будут иметь различную микроструктуру. Микроструктура сварного шва соответствовала многим опубликованным работам по микроструктуре сварных швов сталей [4,9,10,12,22,24,25,26].

3.2. Твердость сварного шва

Механические свойства сварного шва были охарактеризованы испытаниями на микротвердость, проведенными в пяти зонах, результаты представлены на рис. Твердость зон А и Е составила 160,0 ± 7,4 и 163,6 ± 10.9 HV, соответственно, и были низкими по сравнению с другими зонами. Структура перлита и феррита в ОМ, как показано на фиг. И, обладала низкой твердостью и низкой прочностью, что привело к низкой твердости ОМ. Твердость зоны D, 179,4 ± 10,5 HV, была выше, чем твердость зоны E. Зона D, показанная на, состоит из различных структур: неповрежденного феррита, рекристаллизованного перлита, рекристаллизованного феррита, ростового перлита, ростового феррита и бейнита. Следовательно, на твердость зоны D повлияла твердость этих структур.Несмотря на то, что зона B считалась HAZ, так же, как зона D, твердость зоны B, 288,9 ± 21,6 HV, была явно выше, чем у зоны D. количество бейнита в зоне B было выше, чем в зоне D, особенно в области вблизи границы зоны B – C, которая была полностью бейнитом. Как правило, твердость сварного шва увеличивается с увеличением содержания бейнита [15,24]. Таким образом, очевидно, что бейнит играет важную роль в повышении твердости в любых зонах.Твердость зоны C, 290,8 ± 25,9 HV, была примерно такой же, как и в зоне B. Как показано на рисунке, несмотря на то, что большая часть микроструктуры зоны C была бейнитом с присутствием гранулированного бейнита в некоторых регионах, колонии бейнита были крупно-удлиненными зернами. . Дислокация может скользить на большее расстояние в крупном зерне, в результате чего твердость и прочность будут ниже, чем у мелкого зерна. Общее влияние структуры и размера зерна не вызвало значительной разницы в твердости между зоной C (состоящей из больших вытянутых колоний бейнита и гранулированного бейнита) и зоной B (состоящей из небольших равноосных колоний бейнита, рекристаллизованного перлита, рекристаллизованного феррита и незатронутых зерен феррита). .

Твердость пяти зон сварного шва.

3.3. Коррозионное поведение

Потенциодинамические поляризационные кривые пяти зон сварного шва показаны на рис. Все образцы показали только активное поведение, поскольку на анодных кривых не показано пассивного поведения. Параметры, полученные в результате анализа кривых, и рассчитанные скорости коррозии любых зон сварного шва (с учетом химического состава в) показаны на. Значения E corr и i corr зоны E были соответственно самыми низкими и самыми высокими по сравнению с другими зонами, что отражало самую высокую склонность к коррозии.Расчетная скорость коррозии в зоне E была максимальной и составила 0,1353 мм / год. Значения E corr и i corr зоны A были выше и ниже, чем у зоны E, соответственно, что отражает более низкую подверженность коррозии, вызванную эффектом более высокого содержания Cr. Значения E corr и i corr зоны C были соответственно наивысшими и самыми низкими по сравнению с другими зонами, что указывает на самую низкую подверженность коррозии.Скорость коррозии в зоне C была самой низкой — 0,0024 мм / год. Значения E corr и i corr зон D и B были выше и ниже, чем зоны E и A, соответственно, что отражало более низкую подверженность коррозии.

Потенциодинамические поляризационные кривые пяти зон сварного шва.

Таблица 3

Потенциодинамические поляризационные параметры пяти зон сварного шва.

Зона β a
(V / dec)
β c
(V / dec)
E corr
(V)
corr
(мкА / см²)
R C
(мм / год)
A 0.0666 -0,2406 -0,389 9,35 0,1069
B 0,0806 -0,2654 -0,377 7,31 0,0835
C 0,27 −0,192 0,22 0,0024
D 0,1182 −0,2212 −0,393 7,44 0,0851
E 0.1091 −0,1861 −0,627 11,66 0,1353

В общем, когда состав влиятельного легирующего элемента, такого как Cr, детали и присадки, примерно одинаков, подверженность коррозии сварного шва будет зависят от микроструктуры. Высокоэнергетическая структура обычно возникает в результате неравновесного превращения и должна рассматриваться как неравновесная структура, имеющая низкую термодинамическую стабильность. Воздействие тепла и скорости охлаждения на ЗТВ может способствовать образованию высокоэнергетической структуры, такой как бейнит, что приводит к высокой подверженности коррозии по сравнению с BM [24].Кроме того, смешанная микроструктура бейнита и феррита, имеющих разную внутреннюю энергию, устанавливает локальный анод и локальный катод в ЗТВ, что приводит к высокой коррозионной восприимчивости по сравнению с ферритом в БМ [15]. Однако сварной шов в нашем исследовании показал разные результаты. Несмотря на то, что в сварном шве образовывалась смешанная микроструктура, состав Cr в заготовках и присадке значительно отличался. В этом исследовании очевидно, что содержание Cr оказало большее влияние на коррозионное поведение, чем микроструктура, поскольку HAZ с более высоким содержанием Cr имела лучшее коррозионное поведение по сравнению с BM.Объяснение согласуется с эффектом состава, описанным в литературе [27]. Предполагается, что продукт коррозии оксида хрома сыграл важную роль в улучшении коррозионной стойкости ЗТВ, что привело к снижению склонности к разрушению сварного шва.

3.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

Характеристика поверхности с помощью XPS после испытания на погружение для пяти зон сварного шва была проведена для лучшего выяснения коррозионных свойств сварного шва. Спектры Fe 2p, Cr 2p и O 1s зон A, C и E показаны на и, соответственно.Спектры зон B и D, по-видимому, имеют те же характеристики, что и зоны A и E, соответственно, и здесь не будут представлены. Развернутые пики FeO, Fe 2 O 3 , Fe (OH) 3 и сателлитного Fe представлены при энергиях связи примерно 710,16, 711,19, 712,31 и 713,67 эВ соответственно. Результаты соответствуют заявленным в литературе значениям [28,29]. Очевидно, что FeO и Fe 2 O 3 образовались в зонах A, C и E. Fe 3 O 4 , возможно, также могли образоваться, поскольку железо в Fe 3 O 4 имеет 2 степени окисления или структура соединения представляет собой комбинацию FeO и Fe 2 O 3 .Обнаружение Fe (OH) 3 указывает на высокую влажность сварного шва после испытания погружением. Развернутые пики Cr 2 O 3 , Cr (OH) 3 и CrO 3 присутствуют в спектрах зон A и C при энергиях связи около 576,70, 577,86 и 579,14 эВ соответственно. , а результаты соответствуют литературным [28,29,30,31,32]. Спектр Cr 2p отсутствует, поскольку в зоне E было очень небольшое количество хрома, как указано в. Было два состояния окисления Cr для оксидов хрома, образовавшихся в зонах A и C, что отражает различный уровень кислорода в сварном шве.Считается, что образование Cr (OH) 3 происходит по тому же механизму, что и Fe (OH) 3 . Пик FeO появляется в O 1s-спектрах зон A и E при энергии связи около 528,55 эВ. Пики оксида, гидроксида и воды появляются в спектрах зон A, C и E при энергиях связи около 530,18, 531,54 и 532,51 эВ соответственно, и результаты соответствуют литературным [28,29,33] . M в M 2 O 3 и M (OH) 3 в представляют собой Fe или Cr, поскольку пики оксидов и гидроксидов железа и хрома были обнаружены в спектрах Fe 2p и Cr 2p в зонах A и C.Согласно важным параметрам, таким как E corr и i corr , показанным на, и результатам XPS, показанным на, и, очевидно, что содержание Cr в материалах сварных швов оказало влияние на образование Cr 2 О 3 , влияющие на коррозионное поведение любых зон сварного шва. Зоны максимального и минимального содержания Cr, такие как зоны C и E, соответственно, могут быть хорошим сравнительным условием для определения влияния содержания Cr на коррозионные свойства сварного шва.При низком содержании Cr Cr 2 O 3 не мог образовываться или обнаруживаться в зоне E, что приводило к плохому коррозионному поведению (испытать низкое E corr и высокое i corr ). Что касается зоны C, может образоваться Cr 2 O 3 , что приведет к лучшему коррозионному поведению (опыт более высокий E corr и более низкий i corr ).

Fe 2p-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

Cr 2p-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

O 1s-спектры зон: ( a ) A; ( b ) С; и ( c ) E.

3.5. Сканирующая электронная микроскопия

После того, как погруженные образцы были охарактеризованы с помощью XPS, к сожалению, их пришлось выдержать в эксикаторе более 24 часов перед анализом с помощью SEM, что привело к дегидратации гидроксида и образованию оксида. СЭМ-микрофотография показывает морфологию поверхности пяти зон сварного шва.На некоторых участках поверхности каждой зоны обнаружены оксиды различной морфологии. Была выбрана основная морфология каждой зоны, которая будет репрезентативной для каждой зоны. Мелкие зерна с мелкими частицами оксидов были представлены в зонах A и B. Оксиды, представленные в зоне C, имели ту же морфологию, но более многочисленны по сравнению с зонами A и B. Морфология оксида соответствовала Cr 2 O 3 в литературе [34], что отражает образование Cr 2 O 3 в этих зонах и приводит к хорошему коррозионному поведению.Результаты соответствуют результатам РФЭС и потенциодинамической поляризации. Очевидно, что морфология оксида в зонах D и E отличалась по сравнению с зонами A, B и C. Пористо-сотовый оксид был широко представлен в зонах D и E. Морфология соответствовала Fe 3 O 4 в литературе [10], что указывает на богатое образование Fe 3 O 4 в этих зонах. Без образования оксида хрома коррозионные свойства этих зон были бы плохими.Химический состав материалов сварного шва играет важную роль по сравнению с микроструктурой в образовании оксида и коррозионных свойствах сварного шва.

СЭМ-микрофотография поверхности пяти зон сварного шва после испытания погружением: ( a ) Зона A; ( b ) Зона B; ( c ) Зона C; ( d ) Зона D; и ( e ) Зона E.

Hurst Boiler and Welding Company, Inc.

Паровые и водогрейные котлы, работающие на газе, масле, древесине, биомассе, угле, твердых отходах и твердом топливе

Hurst Boiler & Welding Company, Inc.С 1967 года занимается проектированием, проектированием и обслуживанием полной линейки паровых и водогрейных котлов на твердом топливе, твердых отходах, биомассе, газе, угле и мазуте для тысяч довольных клиентов. Hurst также производит полную линейку периферийных устройств для котельных, таких как расширительные баки продувочного сепаратора и баки питательной воды под давлением.

Линия продукции Hurst включает котлы в корпусе: от 6 до 4500 л.с., давление до 900 фунтов на кв. Дюйм. Пожаротрубное, водяное и питательное оборудование для всех приложений отопления и технологических процессов, включая: школы, химчистки, больницы, университеты, военные и все коммерческие / промышленные предприятия.Компания Hurst специализируется на изготовлении комплексных котлов и котельных систем, котельных на биомассе, интегрированных систем управления котлами на базе ПЛК и принадлежностей. Модульные котлы с низкими выбросами NOx и конфигурации горелок доступны для всех моделей, начиная с 9,5 л.с., отвечающих всем государственным экологическим требованиям, включая SCAQMD.

Hurst с гордостью предлагает капитальный ремонт, а также сервисное и профилактическое обслуживание стальных котлов Hurst, сварку ASME, штампы «R» и «PP», ремонт огнеупоров и труб.Компания Hurst Boiler располагает большим запасом деталей котла, включая системы контроля загрязнения и теплообменники, элементы управления, детали горелок с наддувом, резервуары питательной воды, умягчители воды, системы подачи химикатов, огнеупоры и изоляцию. Мы предлагаем запасные части для всех основных коммерческих / промышленных котлов. Услуги включают внутренние и экспортные продажи, запчасти и обслуживание, и мы гордимся нашей обширной всемирной сетью дистрибьюторов / дилеров. Также доступны критически важные службы доставки.

Установка на месте и обучение продукту

Наши монтажные бригады возглавляют самые знающие люди в котельной промышленности, имеющие многолетний опыт работы на стройплощадках. В процессе установки мы обучаем ваш обслуживающий персонал правильному использованию, уходу и техническому обслуживанию вашего котла.

Круглосуточная служба поддержки клиентов

Наш обслуживающий персонал состоит из профессионалов, обученных ответить на любой вопрос, который может у вас возникнуть относительно вашего котла, его правильной эксплуатации и технического обслуживания.Наши сотрудники доступны 24 часа в сутки, 7 дней в неделю по всему миру. Вопросы можно задать в Интернете или по телефону, когда вам будет удобно, до, во время или после продажи.

Ремонтно-восстановительные услуги

Запасные части и удобство обслуживания — залог профилактического обслуживания и повышения эффективности работы вашего котла. У нас есть запасные части для наших котлов и других основных конкурентов. Мы отправляем товары из нашего центра запчастей в Кулидж, штат Джорджия, через Emory, DHL, FedEx и UPS для быстрой доставки критически важных запчастей на ваш объект.Мы также предоставляем услуги по ремонту и восстановлению нашим обученным персоналом на месте или за его пределами.

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8 Выпуск 10 (октябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Том-8 Выпуск 10, Октябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET «Импакт-фактор научного журнала: 7.529 «на 2020 г. Октябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 «на 2020 г. Октябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 «на 2020 г. Октябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 «на 2020 г. Октябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 «на 2020 г. Октябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 «на 2020 г. Октябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 «на 2020 г. Октябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 «на 2020 г. 2016,9, 891 15 из 16 Труба для коллектора котла

. ЗТВ показала лучшие механические свойства и коррозионное поведение в

по сравнению с БМ, что могло привести к увеличению срока службы сварного котла.

Благодарности:

Это исследование было поддержано Центром передового опыта в области материаловедения и технологий, факультетом естественных наук

, Университетом Чиангмая и Таиландским исследовательским фондом (IRG5780013). Использование твердомера

и оборудования для потенциодинамической поляризации было поддержано лабораторией структурных нанокомпозитных материалов

факультета естественных наук Университета Чиангмая и Департаментом физики факультета естественных наук Университета Сринахаринвирот

соответственно.

Вклад авторов:

Атчаравади Тонг-Он провел тест потенциодинамической поляризации; и Чатданай

Бунруанг внес все остальное.

Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы

1.

Peng, T .; Chi, Z .; Zhi-gang, Y .; Хироюки, Т. Эволюция и укрупнение карбидов в сварном шве стали 2.25Cr-lMo

при высокотемпературном отпуске. J. Iron Steel. Res. Int.2010 г., 17, 74–78.

2.

Mitchell, D.R.G .; Болл, К.Дж. Количественное исследование дифракции рентгеновских лучей и аналитической электронной микроскопии для сталей 2.25Cr-1Mo

, подвергнутых эксплуатационному воздействию. Матер. Charact. 2001, 47, 17–26. [CrossRef]

3.

Deng, D .; Муракава, Х. Анализ методом конечных элементов температурного поля, микроструктуры и остаточных напряжений в многопроходных стальных трубах 2.25Cr-1Mo

, соединенных стыковой сваркой. Comput. Матер. Sci. 2008 г., 43, 681–695. [CrossRef]

4.

Tsai, M.C .; Янг Дж. Р. Микроструктурная дегенерация моделируемой зоны термического влияния в стали 2.25Cr-1Mo

при высокотемпературном воздействии. Матер. Sci. Англ. A 2003,340, 15–32. [CrossRef]

5.

Mitchell, D.R.G. Некоторые применения аналитического ПЭМ для определения характеристик высокотемпературного оборудования.

Микрон 2001,32, 831–840. [CrossRef]

6.

Wang, C.Y .; Fu, R.D .; Zhou, W.H .; Zhang, W.H .; Чжэн, Ю.З. Влияние процессов повторного нагрева на границу зерен

наследственность за 2.Сталь 25Хр-1Мо-0,25В. Матер. Sci. Англ. A 2006, 438–440, 1135–1138. [CrossRef]

7.

Andrén, H.O .; Cai, G .; Свенссон, Л. Микроструктура металлов швов жаропрочных хромистых сталей.

Заявл. Серфинг. Sci. 1995, 87–88, 200–206. [CrossRef]

8.

Nguyen, T.D .; Sawada, K .; Kushima, H .; Табучи, М .; Кимура, К. Изменение зоны без осадков при длительной ползучести

в стали 2.25Cr-1Mo. Матер. Sci. Англ. А 2014,591, 130–135. [CrossRef]

9.

Deen, K.M .; Ahmad, R .; Хан, I.H .; Фарахат, З. Исследование микроструктуры и электрохимического поведения сварного шва из низколегированной стали

. Матер. Des. 2010, 31, 3051–3055. [CrossRef]

10.

Natarajan, S .; Кумареш Бабу, С.П. Коррозия и ее ингибирование в сварных деталях TIG SA213-T22, используемых на электростанциях

в нейтральных и щелочных средах. Матер. Sci. Англ. A 2006, 432, 47–51. [CrossRef]

11.

Amin, M.A .; Rehim, S.S.A.E .; Абдель-Фатах, Х.Т. Электрохимическая частотная модуляция и методы атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой

для мониторинга скорости коррозии и ингибирования коррозии легированной стали с низким содержанием

в растворах HCl, а также проверка достоверности метода экстраполяции Тафеля. Коррос. Sci.

2009,51, 882–894. [CrossRef]

12.

Issler, S .; Кленк, А .; Шибли, А.А .; Уильямс, Дж. Ремонт сварных швов ферритных сварных материалов для высоких температур

.Int. Матер. Ред. 2004, 49, 299–324. [CrossRef]

13.

Bordbar, S .; Ализаде, М .; Хашеми, С. Влияние изменения микроструктуры на коррозионное поведение сварного соединения

трубопроводной стали API X70. Матер. Des. 2013,45, 597–604. [CrossRef]

14.

Чаудхури, С. Некоторые аспекты металлургической оценки котельных труб — основные принципы и тематические исследования.

Матер. Sci. Англ. A 2006, 432, 90–99. [CrossRef]

15.

Ван, Л.W .; Liu, Z.Y .; Cui, Z.Y .; Du, C.W .; Wang, X.H .; Ли, X.G. Определение характеристик коррозии на месте смоделированной зоны термического влияния сварного шва

на стали трубопровода API X80. Коррос. Sci. 2014, 85, 401–410. [CrossRef]

16.

Подкомитет G01.11 по электрохимическим измерениям в коррозионных испытаниях. G102-89 (повторно утвержден

2010) Стандартная практика для расчета скорости коррозии и соответствующей информации на основе электрохимических измерений

. В томе ASTM 03.02 Коррозия металлов; Износ и эрозия; Комитет ASTM G01 по

Коррозия металлов; ASTM International: Вест Коншохокен, Пенсильвания, США, 2010.

17.

Джонс, Д.А. Электрохимическая кинетика коррозии. В принципах и предотвращении коррозии, 2-е изд .;

Johnstone, D., Ed .; Макмиллан Паб. Ко .: Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1992; С. 74–114.

18.

Choi, Y.S .; Shim, J.J .; Ким, Дж. Коррозионное поведение низколегированных сталей, содержащих Cr, Co и W, в синтетической питьевой воде

. Матер. Sci. Англ. А 2004,385, 148–156. [CrossRef]

Справочник по воде — отказы котельной системы

Для успешной и надежной работы паропроизводящего оборудования требуется применение наилучших доступных методов предотвращения накипи и коррозии.Когда все же происходит сбой оборудования, важно правильно определить причину проблемы, чтобы можно было предпринять надлежащие корректирующие действия для предотвращения ее повторения. Неправильный диагноз неисправности может привести к неправильным корректирующим мерам; таким образом, проблемы продолжаются.

Бывают случаи, когда причины неудач неясны. В этих случаях может потребоваться серьезное расследование для выявления причин. Однако в большинстве случаев проблемная зона имеет определенные характерные признаки.При правильной интерпретации этих характеристик причина проблемы и средство ее устранения становятся совершенно очевидными.

ДЕАЭРАТОР ТРЕЩЕНИЕ

В многочисленных деаэраторах образовались трещины на сварных швах и в зонах термического влияния вблизи сварных швов. Растрескивание чаще всего происходит в месте сварного шва между головкой и оболочкой ниже уровня воды в отсеке для хранения. Однако это также может произойти над уровнем воды и на продольных сварных швах. Поскольку трещины могут развиться вплоть до отказа оборудования, они представляют собой потенциальную угрозу безопасности, требующую периодического осмотра оборудования и, при наличии гарантии, ремонта или замены.Для выявления трещин рекомендуется использовать влажные флуоресцентные магнитные частицы.

Механизм растрескивания деаэратора в большинстве случаев был определен как усталостное растрескивание под воздействием окружающей среды. Хотя точные причины неизвестны, можно предпринять шаги для минимизации возможности растрескивания (например, снятие напряжения сварных швов и минимизация термических и механических напряжений во время работы). Кроме того, водно-химический режим должен быть спроектирован таким образом, чтобы минимизировать коррозию.

ЭРОЗИЯ ЛИНИИ ПОДАЧИ ВОДЫ

Высокоскоростная вода и особенно водно-паровые смеси вызывают эрозию в системах питательной воды.Наиболее часто встречающиеся проблемы эрозии возникают на изгибах шпилек в экономайзерах с пропаркой. Здесь смесь пара и воды истончает локти, оставляя характерный отпечаток обратной подковы.

С аналогичными проблемами можно столкнуться в трубопроводах питательной воды, где высокие скорости создают знакомую схему прореживания. Эти проблемы могут возникать даже при умеренных средних скоростях потока, когда последовательность изгибов вызывает значительное увеличение локальной скорости.

Чтобы уменьшить проблемы эрозии, полезно поддерживать такие водно-химические условия, которые образуют наиболее прочный оксидный слой.Однако проблемы не могут быть полностью решены без конструктивных или эксплуатационных изменений.

ТРУБКИ ЭКОНОМАЙЗЕРА

Водяные экономайзеры с трубками часто серьезно повреждаются кислородным питтингом (см. Рисунок 14-1). Наиболее серьезные повреждения возникают на входе в экономайзер и, если они есть, на сварных швах труб. Там, где установлены экономайзеры, абсолютно необходима эффективная работа воздухонагревателя. Применение быстродействующего поглотителя кислорода, такого как катализированный сульфит натрия, также помогает защитить эту жизненно важную часть котла.

Хотя точечная коррозия, вызванная кислородом, является наиболее распространенной формой коррозии со стороны воды, вызывающей выход из строя трубок экономайзера, едкий натр иногда накапливается под отложениями и вызывает образование щелочей. Обычно атаки этого типа развиваются в зоне экономайзера, где парообразование происходит под отложением, а в питательной воде присутствует свободная едкая сода. Лучшее решение этой проблемы — улучшенная обработка, устраняющая отложения.

Другие частые причины выхода из строя экономайзера включают усталостное растрескивание на концах катаных труб и коррозию у возгорания, вызванную конденсацией кислоты из дымовых газов котла.

ОТКАЗЫ ИЗ-ЗА ПЕРЕГРЕВА

Когда трубы выходят из строя из-за перегрева и пластического течения (условия, обычно связанные с отложениями), причина обычно определяется по оставшимся отложениям, как показано на Рисунке 14-2. Точный анализ отложений указывает на источник проблемы и шаги, необходимые для исправления. Металлографические анализы иногда полезны для подтверждения того, существовало ли краткосрочное или долгосрочное воздействие условий перегрева до отказа.Такой анализ полезен также при подозрении на качество металла или производственные дефекты, хотя эти факторы имеют значение только в единичных случаях.

Когда выход из строя трубы происходит из-за перегрева, тщательный осмотр отказавшего участка трубы показывает, вызван ли отказ быстрым повышением температуры стенки трубы или длительным постепенным накоплением отложений. Когда условия вызывают быстрое повышение температуры металла до 1600 ° F или выше, достигаются условия пластической текучести и происходит сильный разрыв.Разрывы, характеризующиеся тонкими острыми краями, идентифицируются как «тонкогубые» разрывы (см. Рис. 14-3).

Сильные выбросы тонкогубой разновидности происходят, когда циркуляция воды в трубке прерывается из-за закупорки или нарушения циркуляции, вызванного низким уровнем воды. В некоторых конструкциях парового барабана уровень воды чрезвычайно важен, поскольку перегородка может изолировать генерирующую секцию котла, когда уровень воды в паровом барабане опускается ниже определенной точки.

Тонкие разрывы также возникают в трубках пароперегревателя, когда поток пара недостаточен, когда потоки ограничивают отложения или когда трубы блокируются водой из-за высокой скорости возгорания во время запуска котла.

Перебои в потоке не всегда приводят к быстрому отказу. В зависимости от достигнутой температуры металла трубка может быть повреждена из-за коррозионных механизмов или механизмов истончения в течение длительного периода времени, прежде чем появятся вздутия, пузыри или явные поломки. В таких случаях металлургическое обследование в дополнение к изучению механических факторов, способствующих этому, может быть полезным для определения источника проблемы.

На долговременное образование отложений, которое приведет к утечке трубки, обычно указывают морщинистая, выпуклая внешняя поверхность и окончательная трещина или отверстие с толстыми губами.Этот внешний вид свидетельствует о длительном отказе от ползучести, возникающем из-за повторяющегося образования накипи, вызывающего перегрев и вздутие поверхности трубки в виде вздутия или пузыря. В таких случаях чешуйка имеет тенденцию треснуть; вода контактирует с металлом и охлаждает его до тех пор, пока процесс не повторится. Покрытие из оксида железа на внешней поверхности трескается во время процесса, вызывая характерные продольные трещины ползучести.

ОТКАЗЫ ИЗ-ЗА КОРРОЗИИ

Коррозионное растрескивание под напряжением

Различные механизмы коррозии способствуют выходу из строя трубы котла.Коррозия под напряжением может привести к межкристаллитному или межкристаллитному растрескиванию углеродистой стали. Это вызвано сочетанием напряжения металла и присутствия коррозионного вещества. Для подтверждения конкретного типа растрескивания требуется металлургическое обследование поврежденного участка. Как только это будет определено, можно будет предпринять надлежащие корректирующие действия.

Каустическая хрупкость

Каустическое охрупчивание, особая форма коррозии под напряжением, приводит к межкристаллитному растрескиванию стали.Межкристаллическое растрескивание происходит только при наличии всех следующих условий: особые условия напряжения, механизм концентрации, такой как утечка, и свободный NaOH в котловой воде. Поэтому котельные трубы обычно выходят из строя из-за щелочного охрупчивания в точках, где трубы свернуты в листы, барабаны или коллекторы.

Нельзя игнорировать возможность охрупчивания, даже если котел имеет цельносварную конструкцию. Трещины в сварных швах или утечки на концах труб могут стать механизмом, который может отрицательно повлиять на металл барабана.При наличии свободной щелочи возможно охрупчивание.

Детектор охрупчивания может использоваться для определения того, имеет ли котловая вода склонность к охрупчиванию. Устройство, показанное на рис. 14-4, было разработано Горным бюро США. Если котловая вода обладает характеристиками охрупчивания, необходимо принять меры для защиты котла от выхода из строя, связанного с охрупчиванием.

Нитрат натрия — это стандартная обработка для предотвращения охрупчивания в котлах, работающих при низком давлении.Соотношение нитрата натрия и гидроксида натрия в котловой воде, рекомендованное Горным бюро, зависит от рабочего давления котла. Эти коэффициенты следующие:

Давление, фунт / кв. Дюйм

Соотношение NaNO3 / NaOH

до 250

0,20

до 400

0.25

до 1000

0,40–0,50

Формула для расчета отношения нитрата натрия / гидроксида натрия в котловой воде:

NaNO 3 = частей на миллион нитратов (как NO3 )
NaOH

ppm щелочность M — фосфат ppm

(как CaCO3) (как PO4 3- )

При давлении выше 900 фунтов на квадратный дюйм скоординированный контроль фосфата / pH является обычной внутренней обработкой.При правильном применении этот метод обработки предотвращает образование высоких концентраций каустика, что исключает возможность охрупчивания каустика.

Усталость и коррозионная усталость

Трансгранулярное растрескивание, вызванное главным образом циклическим напряжением, является наиболее распространенной формой растрескивания, встречающейся в промышленных котлах. Чтобы определить причину межкристаллитного разрушения, необходимо изучить как конструкцию, так и условия эксплуатации котла.В прямотрубных, кожухотрубных котлах-утилизаторах часто возникают отказы труб и трубных решеток из-за приложения неравных нагрузок. Основная причина этого — неравномерное распределение горячих газов по поверхности трубной решетки. Используемые трубки имеют тенденцию расшатываться, создавая проблемы с утечкой. Даже когда трубы надежно сварены, приложенные напряжения могут вызвать поперечное растрескивание труб.

Любая конструктивная особенность, которая позволяет образовывать паровые карманы внутри блока, может вызвать циклический перегрев и охлаждение.Это может привести к поперечному растрескиванию труб, а иногда и гильз. Такое растрескивание всегда возникает в области наибольшего напряжения и приводит к трещинам, которые в основном являются межкристаллитными.

Некоторое межкристаллическое растрескивание может развиваться при этом типе разрушения вне зависимости от того, присутствует ли свободный NaOH. Однако преобладающим типом растрескивания является зернистая структура металла. Поскольку это происходит механически, растрескивание происходит независимо от концентрации химических веществ в котловой воде.Трещины часто сопровождаются рядом ямок, смежных с трещиной или на одной линии с ней, что является еще одним специфическим индикатором приложенных механических напряжений. Любые присутствующие коррозионные вещества способствуют образованию ямок. Нормальной реакции между железом и водой достаточно, чтобы вызвать точечную коррозию на разрывах тонкой оксидной пленки, образующейся на свежеоткрытых поверхностях под воздействием напряжения.

Коррозия под напряжением

Некоторые части котла могут быть очень восприимчивы к коррозии в результате воздействия механических сил, прилагаемых в процессе производства и изготовления.Повреждения обычно видны в нагруженных компонентах, таких как свернутые концы труб, резьбовые болты и циклонные сепараторы. Однако коррозия также может возникать в местах сварных швов по всему котлу (см. Рисунок 14-5) и может оставаться незамеченной до тех пор, пока не произойдет отказ. Рекомендуется регулярный осмотр на наличие признаков коррозии, особенно в области воздушной коробки котлов-утилизаторов Kraft, из-за возможности взрыва из-за утечки в трубке.

Потенциал коррозии, вызванной напряжением, можно снизить, если свести к минимуму следующие факторы: напряжения, возникающие в компонентах котла, количество термических циклов и количество химических чисток котла.Кроме того, необходимо поддерживать надлежащий контроль водно-химического режима во время эксплуатации и обеспечивать защиту от коррозии во время остановов.

Растворенный кислород

Коррозия растворенным кислородом представляет собой постоянную угрозу целостности нагревателя питательной воды, экономайзера и трубы котла. По мере совершенствования методов обработки для контроля отложений потребность в эффективном контроле кислорода становится все более важной.

Первый серьезный акцент на контроле кислорода начался, когда были введены обработки на основе фосфатов, чтобы заменить обработки кальцинированной содой, распространенной до того времени.Плотная и твердая накипь карбоната кальция, образовавшаяся в результате обработки кальцинированной содой, защищала трубы и барабаны от серьезной кислородной коррозии. Благодаря фосфатной обработке поверхности трубки и барабана стали чище. Таким образом, большая часть поверхности подвергалась воздействию коррозионных веществ в воде. Это стимулировало использование улучшенных открытых нагревателей питательной воды для удаления большей части кислорода до входа воды в котел. Сегодня большинство заводов оснащено эффективными воздухонагревателями-деаэраторами.Использование поглотителей кислорода, таких как катализированный сульфит натрия, гидразин и органические поглотители, также является стандартной практикой.

Использование хелатирующих добавок и деминерализованной воды улучшило чистоту теплопередающих поверхностей котла до такой степени, что условия практически без покрытия стали обычным явлением. В таких случаях остается только тонкая защитная пленка магнитного оксида. В результате контроль кислорода стал еще более важным. Использование катализированного сульфита, где это применимо, является стандартной рекомендацией при применении хелатирующих агентов.

Контроль простоев коррозии становится все более важным в последние годы для предотвращения или предотвращения точечной коррозии. Часто холодная вода, которая не была деаэрирована, используется для быстрого охлаждения или запуска котла. Это рискованная операционная практика, обычно выбираемая по экономическим причинам. В таких случаях может возникнуть сильная точечная коррозия, особенно в котлах, которые содержались в безотложном состоянии. Следовательно, обычно более экономично поддерживать чистые поверхности теплопередачи и исключить использование холодной воды, содержащей растворенный кислород, во время периодов охлаждения и запуска.Такая практика может привести к экономии топлива и повышению надежности котла.

Химическая коррозия

В первые годы использования хелантов почти все проблемы с внутренней коррозией в котле назывались «хелатирующей коррозией». Однако другие коррозионные вещества, такие как кислород, диоксид углерода, щелочь, кислота, медь и вода, по-прежнему являются частыми причинами коррозии котлов. Кроме того, механические условия, приводящие к щелочному охрупчиванию, пленочному кипению и покрытию паром, сегодня даже более распространены, чем когда-либо, в результате увеличения скорости теплопередачи и более компактной конструкции парогенераторов.Хелантная коррозия, или хелантная коррозия, имеет некоторые специфические характеристики и развивается только при определенных условиях.

Хелантная коррозия котельного металла происходит только в том случае, если повышенная концентрация натриевой соли поддерживается в течение определенного периода времени. Атака имеет тип растворения или разжижения, а не точечную коррозию, и концентрируется в зонах напряжения внутри котла. Это вызывает утонение концов катаных труб, резьбовых элементов, кромок перегородок и подобных частей напряженных, не снятых участков. Обычно отожженные трубы и поверхности барабана не подвергаются воздействию.Когда в котле, обработанном хелатирующим агентом, происходит истончение труб, иногда присутствуют признаки паровой подушки и / или пленочного кипения. В таких случаях отказ происходит независимо от типа используемой внутренней обработки.

Язвенная коррозия часто считается результатом действия хелантов. Однако точечная коррозия труб из углеродистой стали почти всегда возникает из-за неконтролируемого присутствия кислорода или кислоты. Нечасто меднение (обычно в результате неправильной операции кислотной очистки) может привести к появлению точечной коррозии.

Каустическая атака

Едкое воздействие (или едкая коррозия), в отличие от щелочного охрупчивания, встречается в котлах с деминерализованной водой и чаще всего встречается в котлах с фосфатной обработкой, где образуются отложения в трубах, особенно в зонах с высоким тепловложением или плохой циркуляцией. Отложения пористой природы позволяют котловой воде проникать в отложения, вызывая постоянное накопление твердых частиц котловой воды между металлом и отложениями.

Поскольку каустическая сода не кристаллизуется при таких обстоятельствах, концентрация щелочи в захваченной жидкости может достигать 10 000 частей на миллион или более.Сложные каустико-ферритные соединения образуются, когда каустик растворяет защитную пленку магнитного оксида. Вода при контакте с железом пытается восстановить защитную пленку магнетита (Fe3O4). Пока сохраняется высокая концентрация каустика, этот деструктивный процесс вызывает непрерывную потерю металла.

Истончение, вызванное едкой щелочью, имеет неправильную структуру и часто называется каустической строжкой (см. Рисунок 14-6). Когда отложения удаляются с поверхности трубки во время исследования, характерные борозды становятся очень очевидными, наряду с отложениями белых солей, которые обычно очерчивают края первоначальной области отложения.Беловатый налет — это карбонат натрия, остаток каустической соды, реагирующий с углекислым газом в воздухе.

Проверки котлов с щелочным воздействием часто показывают чрезмерное скопление магнитного оксида в областях с низким расходом барабанов и коллекторов. Это вызвано отслаиванием во время работы отложений, под которыми образовался сложный едкий ферритный материал. При контакте и разбавлении котловой водой этот нестабильный комплекс немедленно превращается в свободный каустик и магнитный оксид.Взвешенный и высвобожденный магнитный оксид перемещается и накапливается в областях котла с низким или высоким тепловым потоком.

В то время как едкая коррозия иногда упоминается как едкая ямка, физически она выглядит как нерегулярная выемка или истончение, и ее не следует путать с концентрированным локальным проникновением ямки, характерным для воздействия кислорода или кислоты.

Покрытие паром

Ряд условий допускает расслоение потока пара и воды в данной трубе, что обычно происходит в зоне с низким тепловложением котла.На эту проблему влияет угол наклона затронутых трубок, а также фактическая нагрузка на котел. Расслоение происходит, когда по какой-либо причине скорость недостаточна для поддержания турбулентности или тщательного перемешивания воды и пара во время прохождения через трубы. Расслоение чаще всего происходит в наклонных трубах (рис. 14-7), расположенных вдали от зоны лучистого тепла котла, где подвод тепла невелик и положительная циркуляция в трубах может отсутствовать.

При осмотре пораженных трубок обычно выявляется заметная линия ватерлинии с общим истончением в верхней части трубки или коронки.В редких случаях дно трубки истончается. Когда в котловой воде содержится щелочь, высокие концентрации накапливаются и приводят к едкой коррозии и образованию трещин под отложениями, которые накапливаются на водопроводе.

В некоторых случаях расслоение может происходить вместе с подводом тепла к верху или вершине трубы. Это приводит к сильному перегреву парового покрова. Прямая реакция пара с горячей сталью развивается, если температура металла достигает 750 ° F или выше.При таких обстоятельствах коррозия стали будет продолжаться вне зависимости от присутствия каустика. Если есть сомнения относительно точной причины, металлографический анализ покажет, способствовали ли аномальные колебания температуры этой проблеме. Обычно в таких условиях отложения состоят в основном из магнитного оксида железа (Fe3O4). Водород также образуется в результате реакции и выделяется с паром.

В кровельных трубах возникла несколько необычная проблема, связанная с проблемами циркуляции и подвода тепла.Эти трубки обычно предназначены для сбора тепла только с нижней стороны. Проблемы обычно возникают, когда трубы провисают или отрываются от крыши, вызывая воздействие горячих газов на всю поверхность трубы. Обычно возникающий перегрев вместе с внутренним давлением вызывает постепенное расширение трубки, иногда довольно равномерное. Отказ происходит, когда расширенная трубка больше не может выдерживать комбинированное воздействие теплового напряжения и внутреннего давления.

Трубки пароперегревателя

часто демонстрируют такой же эффект набухания или увеличения.В таких случаях поток пара по какой-то причине был ограничен, что приводило к перегреву и, в конечном итоге, к выходу из строя.

Кислотная атака

Кислотное воздействие котельных труб и барабанов обычно проявляется в виде общего истончения всех поверхностей. Это приводит к визуально неровной поверхности, как показано на Рисунке 14-8. Гладкие поверхности появляются в местах обтекания, где атака была усилена. В тяжелых случаях другие компоненты, такие как перегородка, гайки и болты, а также другие напряженные участки могут быть серьезно повреждены или разрушены, что не оставляет сомнений в отношении источника проблемы.

Тяжелые случаи кислотного воздействия обычно связаны либо с неудовлетворительной операцией кислотной очистки, либо с загрязнением технологического процесса. Некоторые промышленные предприятия периодически сталкиваются с загрязнением возвратным конденсатом, что снижает щелочность котловой воды. Иногда регенерирующая кислота в процессе ионного обмена случайно попадает в систему питательной воды котла. Загрязнение охлаждающей воды конденсатом может снизить pH котловой воды и вызвать сильные отложения и точечную коррозию в областях с высоким тепловым потоком.Повреждение может быть весьма серьезным, если не принять немедленных мер по нейтрализации кислоты.

В случае загрязнения промышленного процесса органические загрязнители могут разлагаться под воздействием температуры и давления котла с образованием органических кислот. Сахар является прекрасным примером органического вещества, которое при возврате в большом количестве может вызвать быструю потерю щелочности котловой воды и снизить pH котловой воды до 4,3 и ниже. Большинство сахарных заводов имеют резервные насосные системы, чтобы добавить каустическую соду для максимально быстрой нейтрализации этих кислот.

Коррозия из-за меди

Язвенная коррозия барабанов котлов и рядов труб была обнаружена из-за отложений металлической меди, образующихся во время процедур кислотной очистки, которые не полностью компенсируют количество оксидов меди в исходных отложениях. Растворенная медь может быть нанесена на свежеочищенные стальные поверхности, что в конечном итоге приведет к образованию участков анодной коррозии и образованию ямок, очень похожих по форме и внешнему виду на те, что вызваны кислородом.

В таких случаях вполне очевидно металлическое меднение.В большинстве случаев он локализуется в определенных рядах трубок, вызывая случайные точечные дефекты в этих конкретных областях. При обнаружении отложений, содержащих большое количество меди или ее оксида, необходимо соблюдать особые меры предосторожности, чтобы предотвратить отслоение меди во время операций по очистке.

Отложения меди и температуры выше 1600 ° F могут вызвать охрупчивание жидким металлом. Ремонт сварным швом трубы, содержащей отложения меди, приводит к поломке, показанной на Рисунке 14-9.

Атака водородом или охрупчивание

Примерно с 1960 года водородная атака или охрупчивание все чаще встречается в системах высокого давления и высокой чистоты.Это не встречается на среднем промышленном предприятии, потому что проблема обычно возникает только в агрегатах, работающих при давлении 1500 фунтов на квадратный дюйм или выше.

В системах этого типа щелочность котловой воды поддерживается на довольно низких значениях по сравнению с обычными стандартами для работы при более низком давлении. При указанном рабочем давлении и установленных водных условиях используются либо скоординированные программы pH / фосфата, либо общие летучие. Поскольку котловая вода относительно не забуферирована, на общие летучие программы больше влияют загрязняющие вещества, которые могут снизить щелочность или pH котловой воды.

Когда загрязняющие вещества значительно снижают pH котловой воды, при кислотном воздействии стали образуется водород. Если это происходит под твердыми, прилипшими, непористыми отложениями на трубках, давление водорода внутри отложений может возрасти до точки, в которой водород проникает в стальные трубки.

Когда атомарный водород проникает в структуру металла, он вступает в реакцию с содержащимся в нем углеродом с образованием метана. Поскольку молекула метана слишком велика, чтобы диффундировать через сталь, внутри металлической структуры возникает избыточное давление, в результате чего металл разрушается вдоль кристаллических границ, где образовался метан.Развивающееся растрескивание в основном носит межкристаллитный или межкристаллитный характер, при этом пораженная металлическая область обезуглероживается. Отказ происходит, когда разорванный участок больше не может выдерживать внутреннее давление. Разрывы бывают сильными и внезапными и могут иметь катастрофические последствия (см. Рис. 14-10). Неисправные участки НКТ растрескиваются в межкристаллитном режиме и обезуглероживаются, но обычно сохраняют исходные размеры или толщину материала НКТ.

Хотя существует множество причин низкого pH котловой воды, чаще всего это происходит, когда для охлаждения конденсатора используется солоноватая вода.В частности, небольшие количества хлорида магния вызывают чрезвычайно низкие колебания pH, что требует очень тщательного наблюдения и обнаружения очень низких уровней загрязнения в конденсате.

Подводя итог, водородная хрупкость возникает только тогда, когда на поверхностях трубок присутствует твердая плотная накипь, позволяющая водороду концентрироваться под отложением и проникать в металл. Кислотное загрязнение или скачки низкого pH обычно создают условия для образования водорода. Этот тип приступа может развиваться очень быстро; поэтому требуется постоянный контроль чистоты конденсата.

Как указано, водородное охрупчивание обычно происходит в системах высокой чистоты, которые работают при давлении 1500 фунтов на кв. Дюйм или выше. Хотя его иногда путают с межкристаллитным растрескиванием при ползучести, этот тип разрушения можно точно определить по отличительной межкристаллитной природе растрескивания и обезуглероживанию металла.

Обследования установок, работающих при этих давлениях и в этих условиях, в целом показали, что применение скоординированного контроля pH / фосфата уменьшит возможность водородного охрупчивания.Это связано, прежде всего, с улучшенной буферизацией котловой воды с присутствием фосфата.

Трубки пароперегревателя

Отказы трубок перегревателя вызваны рядом причин, как механических, так и химических. В любом случае отказа трубы пароперегревателя анализ обнаруженных отложений является важным фактором в решении проблемы. Отложения магнитного оксида в точке отказа являются прямым признаком окисления металла трубки (см. Рисунок 14-11). Это окисление происходит во время перегрева, когда температура металла превышает расчетную температуру, и сталь вступает в прямую реакцию с паром с образованием магнитного оксида железа с выделением водорода.Когда отложения, обнаруженные в области отказа, представляют собой в основном оксид железа, может потребоваться изучить ряд рабочих условий, чтобы определить первоначальную причину.

Окисление может произойти, если поток пара через трубки ограничен или если подвод тепла слишком велик, что приводит к перегреву. В случае недостаточного расхода пара ограничение может быть связано с условиями, преобладающими в переходные периоды запуска или остановки котла. Это происходит, если не были приняты адекватные меры для защиты пароперегревателя в переходные периоды.Ни при каких условиях температура газа не должна превышать 900 ° F в зоне пароперегревателя, пока котел не достигнет рабочего давления и все трубы пароперегревателя не очистятся от воды, которая могла скопиться во время простоя. Условия перегрева могут возникать во время работы при низкой нагрузке, когда не достигается адекватное распределение насыщенного пара по ряду труб на входном коллекторе.

Отложения растворимых солей могут образовываться на входе трубы пароперегревателя в результате чрезмерного уноса твердых частиц котловой воды с паром.Это может привести к ограничению потока. Однако сбои из-за перегрева и прямого окисления могут возникать в областях, явно удаленных от засорения, таких как нижние контуры или самые горячие области трубок пароперегревателя.

В некоторых случаях существует очень четкое различие между продуктами окисления в горячей зоне и отложениями растворимых солей на входе. Однако в большинстве случаев высокий процент отложений натриевой соли обнаруживается в горячих областях вместе с продуктами окисления. В таких случаях нет никаких сомнений в том, что унос котловой воды усугубил проблему.

Периодический перегрев пароперегревателей, вызванный недостаточным контролем температуры топки во время периодов пуска и останова, обычно приводит к появлению толстогубых трещин и пузырей со всеми признаками нарушения ползучести. Как и в случае с водяными трубками, трубка перегревателя быстро выходит из строя (часто резко), когда поток блокируется на короткий период времени и температура трубки быстро возрастает до температур пластического потока. Определение того, вызван ли отказ долгосрочной или краткосрочной ситуацией, по существу зависит от тех же общих характеристик, которые применимы к проверке водопроводных труб.

Кислородная коррозия трубок пароперегревателя, особенно в области подвесного контура, довольно распространена и происходит во время простоев. Это вызвано воздействием кислорода воздуха на воду в этих областях.

Важно строго следовать инструкциям производителя, чтобы предотвратить проблемы с перегревом во время запуска или останова, а также для предотвращения кислородной коррозии во время простоя.

Когда в трубках пароперегревателя обнаруживаются отложения растворимых солей, первостепенное значение имеет чистота пара.Опыт Betz Laboratories после проведения тысяч исследований чистоты пара в течение многих лет показал, что отложения растворимых солей в пароперегревателях с сопутствующими проблемами можно ожидать, когда содержание твердых частиц пара превышает 300 частей на миллиард. Поэтому при обнаружении отложений растворимых солей необходимо тщательное исследование чистоты пара (и причин низкой чистоты).

Проблемы конструкции котла

Определенные недостатки основной конструкции могут способствовать отказу трубок.Проблемы, возникающие в результате дефекта конструкции, могут усугубляться химическим составом котловой воды. Котловая вода часто содержит элементы, которые становятся коррозионными при концентрации, превышающей нормальные значения, в результате конструктивных проблем.

Например, многие промышленные котлы обрабатываются таким образом, чтобы в котловой воде присутствовали низкие концентрации каустической соды. Каустик может вызвать коррозию стали, если котловой воде дают возможность сконцентрироваться до аномально высоких значений из-за плохой конструкции.Даже в отсутствие щелочи условия, которые допускают расслоение или покрытие паром и локальное повышение температуры металла выше 750 ° F, допускают прямое окисление или коррозию стали при контакте с водой или паром. Это приводит к потере металла и возможному разрыву трубки.

Кровельные трубы, трубы носовой дуги и конвекционные трубы с уклоном менее 30 градусов от горизонтали более подвержены проблемам осаждения, расслоения и отказов труб, чем вертикальные трубы.Когда хелатирующий агент присутствует в котловой воде, натриевые соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), в частности, разрушаются при высокой температуре, оставляя остаток каустической соды. Остаток каустической соды от хелатирующего агента обычно является незначительной добавкой к любому каустику, который обычно может присутствовать.

Часто причиной проблем котла-утилизатора является неравномерное распределение газов по входным трубам на горячем конце. Это вызывает неравные напряжения и деформации, а также приводит к механическим нагрузкам и проблемам с усталостью.

Использование горизонтальных конфигураций шпилечных трубок с недостаточной принудительной циркуляцией воды по трубам часто позволяет расслаивать пар и воду. Это часто приводит к проблемам с паровой подушкой или едкой коррозией.

Процедуры анализа отказов котельной трубы

Иногда причину сбоя определить невозможно, что затрудняет определение соответствующего корректирующего действия. Подробное изучение отказа и связанных с ним рабочих данных обычно помогает определить механизм отказа, чтобы можно было предпринять корректирующие действия.

Для точного металлургического анализа котельных труб необходимы надлежащие процедуры расследования. В зависимости от конкретного случая может потребоваться макроскопическое исследование в сочетании с химическим анализом и микроскопическим анализом металла для оценки основного механизма (ов) разрушения. При снятии вышедшего из строя участка трубы из котла необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить загрязнения отложениями и повреждения вышедших из строя зон. Кроме того, на трубке должна быть надлежащая маркировка с указанием ее местоположения и ориентации.

Первым этапом лабораторного исследования является тщательный визуальный осмотр. Поверхности как у очага, так и у воды должны быть осмотрены на предмет отказа или признаков неминуемого отказа. Фотографическая документация состояния НКТ в состоянии поставки может быть использована для корреляции и интерпретации данных, полученных в ходе исследования. Особое внимание следует уделять цвету и текстуре отложений, расположению и морфологии поверхности трещин, контуру поверхности металла. Стереомикроскоп позволяет детально изучить изображение при малом увеличении.

Анализ размеров вышедшей из строя трубы важен. Штангенциркули и точечные микрометры являются ценными инструментами, позволяющими количественно оценить характеристики разрушения, такие как выпуклость, утонение стенки на кромке разрыва и коррозионные повреждения. Степень пластичного расширения и / или образования оксида может дать ключ к определению основного механизма разрушения. Истончение наружной стенки из-за эрозии у очага пожара или механизмов коррозии может привести к разрывам труб, которые часто имитируют внешний вид повреждений, вызванных перегревом.В таких случаях анализ размеров смежных областей может помочь определить, произошло ли значительное утонение внешней стенки до разрушения. Фотография поперечного сечения трубы, сделанная непосредственно рядом с местом разрушения, может помочь в анализе размеров и обеспечить четкую документацию.

Степень, ориентация и частота растрескивания поверхности трубы могут быть полезны для точного определения механизма разрушения. В то время как повреждение от перегрева обычно вызывает продольные трещины, усталостное повреждение обычно приводит к трещинам, которые проходят поперек оси трубы.В частности, следует внимательно изучить зоны, прилегающие к сварным опорам, на предмет трещин. Для выявления и оценки степени растрескивания может потребоваться неразрушающий контроль (например, проверка с помощью магнитных частиц или проникающего красителя).

При соблюдении надлежащих нормативов водно-химического состава водные поверхности труб котла покрываются тонким защитным слоем черного магнетита. Чрезмерное осаждение у воды может привести к превышению проектной температуры металла и возможному выходу трубы из строя.Количественный анализ внутренней поверхности трубы обычно включает определение значения весовой плотности осадка (DWD) и толщины осадка. Интерпретация этих значений может определить роль внутренних отложений в механизме отказа. Значения DWD также используются для определения необходимости химической очистки трубопроводов котла. Кроме того, поверхность трубки может быть тщательно очищена струйной очисткой стеклянных шариков во время испытаний DWD. Это облегчает точную оценку коррозионных повреждений на воде или возгорании (например,g., точечная коррозия, выдолбление), которые могут быть скрыты отложениями.

Наличие необычных схем отложения на водной поверхности может указывать на то, что в трубе котла существуют неоптимальные схемы циркуляции. Например, продольное отслеживание отложений в горизонтальной кровельной трубе может указывать на состояние паровой подушки. Паровая подушка, которая возникает, когда условия допускают расслоение потока пара и воды в данной трубе, может привести к ускоренному коррозионному повреждению (например, утонению стенки и / или выдолблению) и выходу трубы из строя.

Когда в трубке присутствует чрезмерное количество внутренних отложений, можно использовать точный химический анализ, чтобы определить источник проблемы и шаги, необходимые для исправления. По возможности рекомендуется собирать «объемную» композицию путем соскабливания и обжима трубки и сбора поперечного сечения отложений для химического анализа. Обычно значение потерь при возгорании (LOI) также определяется для прибрежных отложений. Значение LOI, которое представляет потерю веса, полученную после нагрева осадка в печи, может использоваться для диагностики загрязнения водного осадка органическим материалом.

Во многих случаях требуется химический анализ отложений на определенной территории. Сканирующая электронная микроскопия и энергодисперсионная спектроскопия (SEM-EDS) — это универсальный метод, позволяющий проводить неорганический химический анализ в микроскопическом масштабе. Анализ SEM-EDS показан на рисунках 14-12 и 14-13. Например, SEM-EDS может быть полезен в следующих определениях:

  • Различия в составе отложений между корродированными и некорродированными участками на поверхности трубки
  • степень, в которой недостаточная концентрация котловых солей на теплопередающих поверхностях способствует коррозионному повреждению
  • элементарные различия между визуально разными отложениями на поверхности трубки

Неорганические анализы с помощью SEM-EDS также можно выполнять на шлифованных и полированных поперечных сечениях трубы, покрытой толстыми слоями водного осадка.Это тестирование называется элементарным картированием и особенно ценно, когда отложения многослойные. Подобно исследованию колец на дереве, поперечный анализ отложений в котле может определить периоды, когда происходили нарушения химического состава воды, и, таким образом, предоставляет данные, помогающие точно определить, как и когда образовались отложения. При элементном картировании пространственное распределение элементов в поперечном сечении месторождения представлено точечными картами с цветовой кодировкой. Отдельные интересующие элементы могут быть представлены отдельными картами, или выбранные комбинации элементов могут быть представлены на составных картах.

Сканирующий электронный микроскоп (SEM) также может использоваться для анализа топографии поверхностных отложений и / или морфологии поверхностей изломов. Фрактография особенно полезна при классификации режима отказа. Например, микроскопические особенности поверхности излома могут показать, является ли сталь хрупким или пластичным, распространяются ли трещины по зернам или по границам зерен, и была ли усталость (циклическое напряжение) основной причиной разрушения. Кроме того, тестирование SEM-EDS может использоваться для выявления участия конкретного иона или соединения в механизме разрушения посредством комбинации анализа поверхности трещины и химического анализа.

Большинство водонесущих труб, используемых при строительстве котлов, изготавливаются из низкоуглеродистой стали. Однако трубы, несущие пар (пароперегреватель и подогреватель), обычно изготавливаются из низколегированной стали, содержащей различные уровни хрома и молибдена. Хром и молибден повышают стойкость стали к окислению и ползучести. Для точной оценки перегрева металла важно провести анализ части трубы на химический состав сплава. Анализ сплава также может подтвердить, что трубки соответствуют спецификациям.В отдельных случаях может произойти первоначальная установка сплава неправильного типа или ремонт трубы с использованием стали неправильного сорта. В этих случаях можно использовать химический анализ стали для определения причины преждевременного выхода из строя.

Иногда бывает необходимо оценить механические свойства компонентов котла. Чаще всего это измерение твердости, которое можно использовать для оценки прочности стали на растяжение. Это особенно полезно для документирования ухудшения механических свойств, происходящего при перегреве металла.Обычно используется твердомер по Роквеллу; однако иногда полезно использовать измеритель микротвердости. Например, измерения микротвердости можно использовать для получения профиля твердости в зоне сварки, чтобы оценить возможность хрупкого растрескивания в зоне термического влияния сварного шва.

Микроструктурный анализ металлического компонента, вероятно, является наиболее важным инструментом при проведении анализа отказов. Это испытание, называемое металлографией, полезно для определения следующего:

  • независимо от того, вышла ли трубка из строя из-за кратковременного или длительного перегрева
  • независимо от того, образовались ли трещины на поверхности воды или поверхности огня
  • , были ли трещины вызваны повреждением ползучести, коррозионной усталостью или коррозионным растрескиванием под напряжением (SCC)
  • независимо от того, произошла ли поломка трубки в результате повреждения водородом или внутренней коррозии

Правильная ориентация и подготовка образца являются важными аспектами микроструктурного анализа.Ориентация секционирования определяется конкретными характеристиками отказа корпуса. После тщательного отбора образцы металла вырезаются ножовкой или абразивным отрезным кругом и устанавливаются в форму со смолой или пластиком. После монтажа образцы подвергаются серии этапов шлифовки и полировки. Цель состоит в том, чтобы получить плоскую поверхность металла без царапин в интересующей зоне. После обработки на полированную поверхность металла наносится подходящий травитель, чтобы выявить микроструктурные составляющие (границы зерен, распределение и морфологию карбидов железа и т. Д.).)

Металлографический анализ смонтированных, полированных и протравленных участков металла выполняется с помощью световозвращающего оптического микроскопа (рис. 14-14). За этим следует сравнение микроструктур, наблюдаемых в различных областях секции трубы, например, на нагретой стороне и на ненагреваемой стороне трубы с водяной стенкой. Поскольку микроструктура на ненагретой стороне часто отражает состояние стали после изготовления, сравнение с микроструктурой в области отказа может дать ценную информацию о степени и масштабах локального износа (рис. 14-15).

Узнайте больше о химических продуктах SUEZ для очистки котловой воды и о том, как они могут помочь вам снизить количество отказов котельной системы.

Рисунок 14-1. Трубка экономайзера серьезно повреждена кислородом.

Икс

Рисунок 14-2. Накопление отложений ограничивает передачу тепла, что приводит к длительному перегреву.

Икс

Рисунок 14-3. Тонкий разрыв из-за быстрого перегрева.

Икс

Рисунок 14-4. Детектор охрупчивания.

Икс

Рисунок 14-5. Напряжение в месте соединения сварного шва вызвало локальную коррозию.

Икс

Рисунок 14-6. Типичная строжка, вызванная воздействием щелочи, развивалась под первоначальным налипшим отложением. Обратите внимание на неровные углубления и белые (Na2CO3) отложения, оставшиеся по краям первоначальной области отложения.

Икс

Рисунок 14-7. Покрытие паром привело к потере металла на вершине наклонной трубы.

Икс

Рисунок 14-8. Котельная труба показывает эффект кислотной атаки.

Икс

Рисунок 14-9. Охрупчивание труб котла жидким металлом из-за отложений меди и высокой температуры (более 1600 ° F).

Икс

Рисунок 14-10. Сильный разрыв из-за водородной хрупкости.

Икс

Рисунок 14-11. Проникновение кислорода во время остановов вызвало точечную коррозию перегревателя.

Икс

Рисунок 14-12. Сканирующий электронный микроскоп (SEM) выявляет кристаллическую структуру осажденного магнетита с высокой отражающей способностью на поверхности трубы котла.500X.

Икс

Рисунок 14-14. Отражательный оптический микроскоп используется для сравнения микроструктуры металлических образцов.

Икс

Рисунок 14-15. Типичные микрофотографии труб котла из углеродистой стали.

Икс

(a) Микроструктура металла труб из нормальной углеродистой стали. ASTM A178-73 Трубка класса «A».

(б) Рост зерна из-за перегрева углеродистой стали. Температура в диапазоне 1575 ° F и выше.

(c) Сфероидизация и графитизация карбида, указывающие на очень длительный умеренный перегрев в диапазоне 900-1025 ° F.

(d) Трансгранулярное растрескивание НКТ из-за термического циклического напряжения.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *