Процесс выработки назначенного ресурса поверхностей нагрева котла протекает на фоне развития высокотемпературной коррозии металла труб, что влечет за собой утонения стенки трубы. Этот процесс имеет место как со стороны уходящих газов, так и со стороны пара. Зависимость глубины коррозии металла выражается формулой (1) как функция температуры и времени. Другие параметры, влияющие на интенсивность высокотемпературной коррозии (тип металла, температура продуктов сгорания, состав золовых отложений на поверхности нагрева, состав обтекающего трубы поверхностей нагрева потока газа), считаются постоянными величинами.

Для определения текущего значения толщины стенки предложены выражения, позволяющие рассчитать глубину коррозии со стороны водяного пара и топочных газов вида:

ln ΔS = α – βT^-1 + (γ + εT)ln τ (1)

где ΔS – глубина коррозии за время τ (мм),
τ — время (часы),
Т- абсолютная температура металла на поверхности трубы (К),
α, β, γ, ε — коэффициенты, зависящие от материала труб, вида сжигаемого топлива. Значения коэффициентов приведены в таблицах, например для природного газа.
Формулы расчета глубины коррозии сталей в продуктах сгорания природного газа

Примечание: ΔS – мм; Т – К; τ — ч.

Выражение (1) описывает развитие высокотемпературной коррозии со временем только при постоянной температуре металла. Если температура является функцией времени, то глубину коррозии определяют согласно схеме, представленной на рис.1. Вводится понятие эквивалентного времени τ_э.

Рис.1. Схема ступенчатого изменения температуры металла

Эквивалентным временем при данной температуре называется время, при котором суммарное утонение стенки равно той же величине, что и на предыдущих температурных режимах.

Рис.2. Схема определения эквивалентного времени

Величина эквивалентного времени на i-ом температурном уровне по определению вычисляется как:

ln τ_эi = [lnΔS_i-1 — α + βT_i^-1] / [γ + εT_i], (i=2,N) (2)

Конечное время i-го температурного интервала:

τ_i+1 = τ_эi + Δτ_i, (i=2,N) (3)

Суммарное утонение стенки за время τ_i+1

ln ΔS_i = α – βT_i^-1 + (γ + εT)ln τ_i+1 (4)

В зависимости от величины коэффициентов α, β, γ, ε по выражению (4) определяется глубина коррозии, протекающей на внутренней ΔS_внi и наружной ΔS_нi поверхности трубы.

При расчете глубины коррозии в условиях ступенчатого изменения температуры необходимо строго соблюдать последовательность ее изменения во времени.

Текущая толщина стенки трубы поверхности нагрева в условиях развития двусторонней высокотемпературной коррозии определяется следующим образом:

S_i = S₀ — ∑ΔS_внi — ∑ΔS_нi (5)

где S₀ – расчетная толщина стенки трубы, мм;
N – количество циклов;
∑ΔS_внi — суммарная глубина коррозии с внутренней стороны трубы, мм;
∑ΔS_нi — суммарная глубина коррозии с наружной стороны трубы, мм.

Комментарии запрещены.