1.1 Стали для коллекторов

Коллекторы парогенераторов мазутного отопления и корпуса парогенераторов ЯЭУ изготавливают путем сварки обечайки и днищ.

Обечайка может быть бесшовной. В этом случае ее и изготавливают либо из трубы, либо из поковки. Материалом труб поковок являются стали тех марок, о которых уже говорилось. В некоторых случаях обечайку сваривают из двух частей (полуобечайки и трубной доски).

Обечайки, трубные доски, днища изготовляют ковкой или штамповкой из листовой стали. Чаще всего применяют качественные листовые углеродистые стали 15К, 20К и 22К. Эти стали используют для изготовления коллекторов, находящиеся под давлением до 6,0 МПа и работающих при температуре до 450° С.

Из низколегированных сталей широкое распространение получила сталь 2ХГ2, ранее называвшаяся среднемарганцонистой. Ее используют в виде листового проката, цельнокатаных труб и кованых заготовок. Сталь 23Г2 обладает повышенными характеристиками прочности вплоть до температуры 350° С. Однако эта сталь имеет склонность к закалке на воздухе, что ограничивает возможность применения сварки при ремонте парогенераторов. Поэтому в судовом парогенераторостроении сталь 23Г2 применяют только для изготовления пароводяных коллекторов при ремонте которых сварку не используют.

1.2 Стали для каркаса, обшивки и крепежа

Для изготовления элементов каркаса и обшивки, которые работают при низком давлении и сравнительно не высоких температурах, применяют дешевую низкоуглеродистую сталь марок: Ст.2, Ст.З и Ст.4. Эти стали обладают достаточными механическими свойствами и хорошо свариваются.

Корпус высоконапорного парогенератора обычно изготавливают из низколегированной стали 10ХСНД.

Для изготовления деталей крепежа (болтов, шпилек), работающих при температуре до 425°С и при давлении до 10,0 Мпа, применяют стали марок 30, 35 и 40. При более высоких температурах и давлениях применяются легированные стали, такие как 1X13, Х20Н14С2.

3. Расчёт прочности основных элементов парогенератора

Допускаемые напряжения. Согласно действующим нормам, допускаемые напряжения выбирают как наименьшее из трех значений: »

По нормам Котлонадзора запасы прочности по пределу текучести σ_т и пределу длительной прочности σ_дл составляют n_т = n_дл = 1,5, а по пределу прочности σ_в , этот запас равен n_в = 2,6.

По нормам Морского Регистра СССР эти же коэффициенты запаса составляют соответственно 1,7 и 3,7.

Выбор марки стали для различных элементов парогенератора определяется предельной температурой стали. Указания по использованию сталей различных марок даны в разделе 1 «Стали применяемые в судовом парогенераторостроении».

На рис.1 приведены кривые допускаемых напряжений для наиболее употребительных в судовом парогенераторостроении марок сталей в зависимости от расчетной температуры металла t. Точками на каждой кривой обозначена предельная температура для данной марки стали по сравнению с углеродистой сталью 20.

Рисунок 1 — Допускаемые напряжения для сталей применяемые в судовом парогенераторостроении

При расчете коллекторов любой конструкции допускаемые напряжения должны быть корректированы коэффициентом, учитывающим различные эксплуатационные особенности.

Для необогреваемых или надежно изолированных коллекторов η =1,0, а для обогреваемых η= 0,9.

В большинстве случаев в судовых парогенераторах обогреваемых коллекторов не бывает. Для труб поверхностей нагрева и трубопроводов в пределах парогенератора η = 1,0.

В особых случаях нормы допускают производить расчет труб наиболее горячей части пароперегревателя на укороченный срок службы (30—50 тыс. часов против 100 тыс. часов для парогенератора в целом). В этом случае допускаемые напряжения могут быть взяты увеличенными на 20%, т.е. η = 1,2.