12.1. Đặc điểm làm việc của kim loại trong lò hơi.
Điều kiện làm việc của kim loại các phần tử và chi tiết khác nhau của lò rất khác nhau. Nhiệt độ vách và áp suất bên trong là các thông số được dùng để việc chọn mác thép.
Nhiệt độ kim loại tăng lên thì khả năng làm việc của kim loại sẽ giảm, không những giảm độ bền mà còn do các quá trình ăn mòn xảy ra mạnh hơn. Do có ăn mòn mà việc sử dụng kim loại bị hạn chế.
Khi phân bố nhiệt không điều trong vách kim loại có những lớp giãn nở nhiều hơn và có những lớp giản nở ít hơn. Những lớp được đốt nóng ít sẽ ngăn cản sự giản nở của những lớp được đốt nóng nhiều hơn, kết quả là những lớp được đôt nóng nhiều hơn sẽ xuất hiện ứng suất nén và trong những lớp được đốt nóng ít hơn sẽ sinh ra ứng suất kéo. Những ứng suất này sẽ tăng lên khi tăng độ chênh nhiệt độ vách ống.
Khi dao độn nhiệt dộ có thể sinh ra hư hỏng các chi tiết dưới dạng những vết rạn nếu biên độ dao động của ứng suất và số chu kỳ đủ lớn. Hiện tượng phá hủy kim loại do đốt nóng và làm lạnh lặp đi lặp lại được gọi là độ mõi nhiệt.
Trong thời kỳ đốt lò có thể có số chu kỳdao động với biên độ lớn. Do vậy chế độ đốt của lò phải được chọn sao cho khi đó các ứng suất sinh ra do nhiệt dọ không vượt qua giới hạ cho phép.
Ở nhiệt độ bình thường trong phòng, độ bền của kim loại được đánh giá bằng hai tiêu chuẩn, đó là giới hạn chảy và giới hạn bền.
12.2. Các loại thép dùng trong chế tạo lò hơi.
12.2.1. Những yêu cầu chung đối với thép để chế tạo lò hơi.
Thép dùng để chế tạo lò hơi cần phải đáp ứng được những yêu cầu chung : - Có độ bền và độ dẻo cao.
- Cố độ ổn địn cấu trúc cao - Có độ bền nhiệt cao.
- Có độ ổn định hóa học cao.
- Có hàm lượng các tạp chất có hại ở mức tối thiểu.
- Có tình hàn tốt, không yêu cầu dùng các phương pháp hàn và nhiệt luyện phức tạp và đắt tiền.
Trong thực tế, thép cacbon, thép hợp kim thấp và thép hợp kim cao được sử dụng rộng rãi để chế tạo các bộ phận của lò hơi.
12.2.2 Các loại thép dùng trong chế tạo lò hơi.
Để chế tạo các bộ phận lò hơi không tiếp xúc với lửa, người ta thường dùng sử dụng các loại thép có mã hiệu:CT2KЛ, BMCT.3KЛ, ...
Các bộ phận lò hơi tiếp xúc với lửa, làm việc ở nhiệt độ vách ≤ 4500C và ở áp suất không giới hạn người ta dùng các loại théo có mã hiệu: 15K, 20K, SB410, ...
Kim loai sử dụng làm các ống lò thường dùng có các mã hiệu: 10, 20, 15TC, làm việc ở nhiệt độ ≤5000C.
Dưới đây là thành phần hóa học của một số thép thông dụng trong ngành chế tạo lò hơi:
Bảng 12.1. Thành phần hóa học của một số thép thông dụng.
Mã hiệu thép Hàm lượng các nguyên tố, % C Mn Si Cr S P Không > 10 0.07-0.14 0.35-0.65 0.17-0.37 ≤ 0.15 20 0.17-0.25 0.65-0.65 0.17-0.37 0.3 0.045 0.040 12MX 0.09-0.16 0.40-0.70 0.15-0.30 0.40-0.60 0.040 0.040 15TC 0.12-0.18 0.80-1.30 0.70-1.00 ≤ 0.30 0.025 0.035 15XM 0.11-0.16 0.40-0.70 0.17-0.37 0.08-1.00 0.025 0.035 12X1M 0.08-0.15 0.40-0.70 0.17-0.37 0.90-1.20 0.025 0.025
12.3. Tính sức bền các chi tiêt chính của lò hơi
Chiều dày vách của chi tiết hình trụ chịu áp suất bên trong (bao hơi, ống góp) được xác định theo các công thức :
. 2. . t cp p D S C p ϕ σ = + − = 5.36 mm Trong đó: P là áp suất tính toán Dt là đường kính trong, Dt= 1000 mm
φ là hệ số bền của chi tiết bị yêu đi do các mối hàn hay các lỗ để nối ống, φ= 0.75 σcp là ứng suất cho phép của vật liệu, ta chọn kim loại chế tạo là thép CT31
C là bổ sung chiều dày tính toán vách, C = 1mm