Викладене вище про умови роботи металу при високих температурах і тиску дозволяє сформулювати основні требова-

ния до сталі, що забезпечує тривалу і надійну роботу установки парогенератора: висока межа повзучості; висока межа тривалої міцності; високу стійкість проти окислення і окалинообразования; стабільність структури, що гарантує відсутність небезпечної зміни властивостей в процесі тривалої роботи; хорошу свариваемость, відсутність металургійних і механічних дефектів поверхні (вм'ятин, забоин, трещино-ватости і т. п.), що ослабляють перетин елементів і напруг, що є концентраторами.

15-2. ОСНОВНІ МАТЕРІАЛИ ЕЛЕМЕНТІВ ПАРОГЕНЕРАТОРА

Основними матеріалами парогенераторо-будови служать вуглецева, а також легована сталь, до складу якої включені хром, нікель, молібден, вольфрам, ванадій і ін. Більшість легуючих елементів відноситься до дорогих матеріалів, проте введення їх до складу сталі повідомляє їй ряд ценных- властивостей, недосяжних для вуглецевої сталі.

Вуглецева сталь. Для виготовлення елементів парогенератора, які працюють в умовах відсутності повзучості (^ет^450°С), застосовують якісну маловуглецеву сталь марок Ст. 10 і сталь 20. Останніми роками сталь 20 стала превалюючою, оскільки по міцності вона перевершує Ст. 10, а по свариваемости і корозійною стійкістю практично не поступається їй. Основа мікроструктури металу труб — ферит, м'яка і пластична складова; кількість зміцнюючої складової — перлиту — невелике. Листова сталь має підвищений вміст вуглецю, в середньому від 0,15% (Ст. 16К) до 0,25% (Ст. 25К), що підвищує показники її міцності; свариваемость цій листовій сталі цілком задовільна. Сталь марки Ст. 22К відрізняється підвищеною міцністю, що визначається дещо більш високим змістом марганцю і присутст-ствием невеликої кількості титана. Цю сталь застосовують для виготовлення барабанів високого тиску (до 120 бар).

Нізколегированная сталь перлитового класу. Нізколегированной є сталь, що містить не більше 4—5% легуючих елементів. До перлитового класу їх відносять тому, що після охолоджування на повітрі від температури вище за верхню критичну крапку їх структура містить перлит, тобто при охолоджуванні на повітрі ця сталь не загартовується на мартенсіт. Таку сталь застосовують для

елементів, що працюють в умовах повзучості.

Широке вживання одержали низколегированная хромомолибденовая сталь перлитового класу 15ХМ (1% Сг і 0,5% Мо), мо-либденохромовая сталь 12МХ (0,5 Сг і 0,5% Мо); першу застосовують для умов роботи при *<530°С, другу —при *<510°С. Добавка хрому підвищує окалиностойкость і стійкість проти графитизации. Хром, кремній і алюміній підвищують окалиностойкость, а молібден — тривалу міцність і опір повзучості. Ці стали, особливе 15ХМ, відрізняються хорошої свариваемостью, підвищеним опором повзучості і малою схильністю до графитизации.

Прагнення до подальшого підвищення температури перегрітої пари при використовуванні недорогих низколегированных сталей перлитового класу привело до додаткового легування хромомолибденовой сталі ванадієм в кількості 0,2—0,3%. Ванадій як сильний карбидообразователь -способствует підвищенню межі повзучості.

В даний час широко застосовують хромомолибденованадиевую сталь 12Х1МФ (1% Сг; 0,3% Мо; 0,2% V) і більш стійку проти повзучості сталь 15Х1М1Ф з дещо підвищеним вмістом вуглецю і значно підвищеним вмістом молібдену (1% Сг; 1% Мо; 0,2% V). Ці стали призначено для роботи при температурі до-570° С. Менее поширена хромомолибде-нованадиевая сталь з підвищеним вмістом хрому і з добавкою нікелю марки' 12Х2МФТ, відмінна підвищеної окали-ностойкостью (2% Сг) і високим опором повзучості.

Найбільш окалиностойка і жароміцна сталь перлитового класу марки 12Х2МФСР, що містить для окалиностойкости 2% Сг і 1—1,5% кремнію. Присадка дуже незначної кількості бору (0,003—0,005%) підвищує жароміцність. Ця сталь, з якої виготовляють головним чином труби пароперегревателя, дуже чутлива до режиму термічної обробки.

По своїй природі сталь перлитового класу може забезпечити надійну роботу при температурі не вище 580—585° С. Поэтому температура перегрітої пари повинна бути меншою.

високолегована сталь аусте-нитного класу. Підвищення температури перегрітої пари до 600—650° Із зажадало вживання ще більш жароміцних і окали-ностойких сталей. Структурною основою таких сталей служить високолегований хромони-

«елевый або хромоникелемарганцевый аусте-нит. Підвищенню стійкості аустеніту сприяють головним чином нікель і марганець. Високий вміст хрому в аусте-|нитной сталі робить її высокоокалиностой-жой.

З марок сталі аустенитного класу наи-«болыиее поширення набула класична неіржавіюча, кислототривка і жароміцна сталь Х18Н9Т (0,1% З; 18% Сг; ;8% №; 1% Ti). Титан і ниобий — елементи-стабілізатори; їх додають до аустенитной сталі для запобігання интеркристаллит-ной корозії. Будучи сильними карбидообра-зователями, ці елементи зв'язують весь вуглець в карбіди, не даючи тим самим утворитися карбідам хрому по межах зерен аустеніту. Для підвищення здібності до освіти чисто аустенитной структури вдаються до підвищення відношення змісту нікелю до хрому. Із сталей з підвищеним відношенням Ni/Cr в першу чергу слід зазначити сталь Х18Н'12Т, далі сталь 1Х14Н14В2М з вольфрамом і молібденом і сталь типу 16-13-3 (16% Сг; 13% № і 3%Мо). Молібден і вольфрам додають до аустенитной сталі з метою подальшого підвищення жароміцності.

високолегована сталь м а р-тенситного і мартенситно-фер-ритного класів. До недоліків аустенитной сталі відноситься схильність до утворення тріщин при сумісній дії напруг і корозійного середовища (корозійне розтріскування) і утворення кільцевих тріщин в околошовной зоні зварних з'єднань унаслідок різкого зниження пластичності деяких ділянок околошовной зони при нагріві. Аустенітная сталь дорога через високий зміст нікелю.

Прагнення до зниження вартості жароміцної сталі при одночасному усуненні недоліків, властивих аустенитной сталі, *привело до розробки більш дешевих безникелевых сталей на основі 11—13% Сг з добавкою молібдену, вольфраму