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船舶锅炉用硅酸铝耐火纤维的失效模式和失效机制分析

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  • 发布时间:2022-04-26 09:14
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【概要描述】船舶主锅炉炉膛用硅酸铝耐火纤维存在大量的问题。耐火纤维表面涂层全部皴裂,排气孔砖附近和锅炉炉膛侧壁底部的耐火纤维剥落严重,一些锅炉炉膛耐火砖小面积坍塌,金属锚固件熔化侵蚀,几乎每台炉子在小修期间都进行过多次部分修复,一半以上的船舶至少进行过一次 主锅炉耐火材料的全面更新。使用一段时间后,耐火纤维材料失效的典型表现。

船舶锅炉用硅酸铝耐火纤维的失效模式和失效机制分析

【概要描述】船舶主锅炉炉膛用硅酸铝耐火纤维存在大量的问题。耐火纤维表面涂层全部皴裂,排气孔砖附近和锅炉炉膛侧壁底部的耐火纤维剥落严重,一些锅炉炉膛耐火砖小面积坍塌,金属锚固件熔化侵蚀,几乎每台炉子在小修期间都进行过多次部分修复,一半以上的船舶至少进行过一次 主锅炉耐火材料的全面更新。使用一段时间后,耐火纤维材料失效的典型表现。

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船舶主锅炉炉膛用硅酸铝耐火纤维存在大量的问题。耐火纤维表面涂层全部皴裂,排气孔砖附近和锅炉炉膛侧壁底部的耐火纤维剥落严重,一些锅炉炉膛耐火砖小面积坍塌,金属锚固件熔化侵蚀,几乎每台炉子在小修期间都进行过多次部分修复,一半以上的船舶至少进行过一次 主锅炉耐火材料的全面更新。使用一段时间后,耐火纤维材料失效的典型表现。
在使用一段时间后,对几艘船舶和熔炉的主锅炉耐火纤维材料进行了取样,发现纤维垫已严重粉化。在表面1至4毫米处取样,研究其结晶变化,并进行了显微镜下的对比分析。
通过以上分析,锅炉用耐火纤维材料的失效机理可归纳为以下几点。

(1)硅酸铝耐火纤维的长期安全使用温度为1000℃,最高使用温度为1100℃。但在船舶锅炉的实际工作环境中,硅酸铝耐火纤维的工作温度为1100℃,工作温度超过980℃时硅酸铝耐火纤维会析出莫来石晶体,莫来石晶粒长大,导致纤维颈部断裂,纤维粉碎,纤维脱落。

(2)耐火纤维毡的外层是2~5mm厚的耐火涂层,由于耐火涂层与内部的耐火纤维毡相比,比重较大,导热系数较大,因而加热时线收缩率较小,因而在结合面区域的热应力较大,在热冲击或机械振动作用下,耐火涂层和耐火纤维毡很容易开裂、脱落。

(3)耐火纤维毡的强度很低,常温抗压强度只有0.3~0.5MPa,高温抗压强度(1100℃)只有0.06MPa,高温下纤维粉碎,强度会更低。可想而知,现有的耐火材料具有如此低的强度,根本无法在环境恶劣的船舶锅炉中长期稳定、可靠地工作。

除上述原因外,重油中的杂质燃烧所形成的烟、灰对耐火纤维的失效也起到了加速作用。 

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