Soodakattilan tulistinmateriaalien kestävyys paine- ja ympäristökuormituksissa

Pertti Auerkari, Pekka Pohjanne, Reino Mäkinen, Martti Mäkipää

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Tutkimuksessa on verrattu kokeellisesti tavallisen niukkaseosteisen ferriittisen (10CrMo910) tulistinputken ja austeniittisen kuumalujan (AISI 347) tulistinputken kestävyyttä ja elinikää laboratorio-olosuhteissa. Kokeissa käytetty suola oli luonteeltaan hapettava ja terästä 10CrMo910 lämpötilassa 550 °C vain lievästi syövyttävä. Tulistinputken käyttöikä siten tuskin heikkenisi suolan takia merkittävästi vastaavissa olosuhteissa. Vähäisemmän hiilenkadon vuoksi putken elinikä saattaisi jopa pidentyä, joskin todellisissa kattilaolosuhteissa myös hiilenkatoa aiheuttavan hapen osapaine olisi pienempi kuin kokeissa. Kokeissa käytetyt jännitystasot olivat todelliseen tulistinkäyttöön verrattuna korkeita, 160 - 230 MPa, kun tyypilliset todellisen käytön alkujännitystasot ovat tulistimissa vain 20 - 25 MPa. Tämä ero oli väistämätön seuraus periaatteesta tehdä kiihdytettyjä kokeita murtoon asti lämpötilassa, joka vastaa soodakattilatulistimista odotettuja realistisia materiaalilämpötiloja. Tutkitussa tapauksessa teräksestä 10CrMo910 tehtyjen tulistinputkien lujuus ja elinikä osoittautui keskimääräistä saman terästyypin yksiaksiaalista lujuutta ja elinikää vastaavaksi, kun vertailujännityksenä käytettiin putken lähtötilan nimellistä kehäjännitystä ulkopinnalla. Teräs AISI 347 kesti vastaavissa koeolosuhteissa ratkaisevasti pidempään kuin 10CrMo910. Tavanomaisilla tulistimen painekuormilla ei olisi tämän materiaalin käyttöikään vaikutusta käytännöllisesti katsoen lainkaan ilman putkea ohentavaa korroosiota, joka eteni tämän tutkimuksen olosuhteissa noin 0,05 - 0,1 mm/1000 h. Tällainen kuumakorroosio johtaisi vuotoon 50 000 -100 000 käyttötunnissa. Koelaitteisto osoittautui periaatteessa soveltuvaksi sekä mekaanisen että korroosiovaurion hallitseman eliniän määrityksiin. Jatkossa olisi suositeltavaa täydentää kokeita siten, että korroosion suhteellista vaikutusta elinikään lisätään. Tämä voisi tapahtua parhaiten ohentamalla putken seinämää ennen koetta niin, että normaalin laboratoriokokeen aikana (< 1 000 h) etenevä korroosiovaurio ehtii lyhentää putken elinikää merkittävästi.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages26
    ISBN (Print)951-38-4510-9
    Publication statusPublished - 1995
    MoE publication typeD4 Published development or research report or study

    Publication series

    SeriesVTT Julkaisuja - Publikationer
    Number802
    ISSN1235-0613

    Keywords

    • heat exchangers
    • superheaters
    • recovery boilers
    • soda recovery boilers
    • performance tests
    • mechanical properties
    • loads (forces)

    Cite this