Вестник МГТУ. 2015, №1.

Петров А.И. Оценка причин повреждений обмуровок... большое влияние на разъедание оказывает непредвиденное увеличение температуры. Так, повышение температуры в топке на 50-60 °C выше расчетной в течение часа способно привести к такому износу, который происходит при расчетных режимах обычно через 2-3 месяца {Орехов, 1982). Однако действие физико-химических процессов проявляется не только в разъедании материала обмуровки, но также и в изменении его теплофизических и механических (прочностных) свойств. По толщине обмуровки формируются зоны с различной пористостью. Обычно рабочая поверхность покрыта темно-коричневой оглазурованной пленкой толщиной 1 мм, за которой следует рабочая зона в пределах 20-40 мм с довольно высокой плотностью. В результате при установившемся тепловом режиме к обычным температурным напряжениям в рабочих слоях прибавляются дополнительные напряжения на границах ошлакованных, спеченных и неошлакованных слоев. Эти напряжения обусловлены различными коэффициентами температурного расширения слоев обмуровки и приводят к растрескиваниям, а затем скалываниям слоев обмуровки. Оголенные поверхности обмуровки вновь подвергаются коррозии. Процесс такого разрушения особенно усиливается в условиях нестационарных температурных режимов. Простой расчет тепловых напряжений, возникающих в поверхностных слоях при теплонапряженности в топочном объеме порядка 2675 МДж/(м3-ч), показывает, что температура внутренних слоев неэкранированных поверхностей (до 3-5 мм) составляет 1500-1550 °C. При действующих в процессе эксплуатации теплосменах поверхностные слои обмуровки в период охлаждения испытывают напряжения, превышающие предел их прочности, что ведет к растрескиванию рабочей поверхности и последующему ее активному разрушению. В настоящее время рекламируется и предлагается к использованию большое число различных полимерных композиционных материалов. Их разнообразие обусловлено технологией производства, которая может включать армирование, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), холодное вспучивание. Многими предприятиями налажено производство таких материалов, как сухие смеси для получения тонких (0.5-2.5 мм) керамических СВС-покрытий, СВС-мертели для "сварки" керамическим швом в монолит различных видов огнеупорных изделий, сухие смеси на основе волластонита для формирования на рабочих поверхностях штучных огнеупорных изделий или огнеупорных бетонов толстостенных (до 4-10 мм) керамических обмазок. Существуют огнеупорные клеи, предназначенные для склеивания огнеупорных материалов или упрочнения их поверхности в условиях действия высоких температур (до 1600 °C) и скоростей газовых потоков (до 100 м/с). Применяются неформованные огнеупоры в виде порошков, паст или суспензий, а также шамотные заполнители, которые по гранулометрическому составу подразделяются на щебень, песок и порошок с содержанием А12О3до 35 % и характеризуются огнеупорностью не менее 1690 °C. Однако результаты испытаний показывают, с одной стороны, высокие основные характеристики этих материалов, например, максимальные температуры применения (1600-1800 °C), износостойкость, адгезию к огнеупорам, прочность при сжатии (до 45 Мпа) и растяжении (до 15 Мпа), а с другой - достаточно высокую общую пористость (до 20 %), которая в совокупности с пустотностью кристаллических решеток оксидов и химических соединений (до 30 %) дает общую пустотность около 50 %. 3.Заключение При наличии высокой пористости (до 20 %) действие физико-химических процессов проявляется не только в разъедании поверхностных слоев материала футеровки, но и в изменении его теплофизических и механических (прочностных) свойств по глубине. В результате даже при установившемся тепловом режиме к обычным температурным напряжениям в рабочих слоях прибавляются дополнительные напряжения на границах ошлакованных и неошлакованных слоев, что приводит к растрескиванию и последующему скалыванию материала. Анализ перечисленных обстоятельств, реально присутствующих в процессе современной эксплуатации котлов и инсинераторов, а также отсутствие эффективной технологии ремонта в судовых условиях обусловливают целесообразность проведения исследовательских работ в области совершенствования технологии ремонта обмуровок с учетом сочетаемости теплофизических свойств современных огнеупорных материалов или изделий из них. Литература Залкинд Е.М. Материалы обмуровок и расчет ограждений паровых котлов. М., Энергия, 1972. 183 с. Кощеев И.Д. Огнеупорные материалы. М., Интермед Инжиниринг, 2003. 320 с. 18