Kopás alatt a szerkezeti elemek felületének különféle üzemi igénybevételek hatására bekövetkező, nem szándékolt alakváltozását értjük. Előfordulhat például két szerkezeti elem egymáson történő csúszása, gördülése, csiszolása, egymásnak történő ütközése, szerkezeti elemek és szilárd szemcsék ütközése, szerkezeti elemek szemcsékkel történő csiszolása, folyadék, folyadékcseppek nagy sebességgel történő áramlása, folyadékcseppek felületnek történő nagy sebességű ütközése, kavitáció esetén. Megjelenési formáját tekintve megkülönböztetünk többek között kifáradási kopást, eróziós korróziót, felületi rétegek, anyagdarabok leválását, bemaródást (utóbbiak vízoldali megjelenési formáit, okait, megelőzését a 4.7. fejezet tárgyalja), csiszolást.

eredményeként okozhatnak felületi alakváltozást. Előbbinél a felületnek ütköző részecskék deformálják a felületi szemcséket, amelyek a plasztikus helyi alakváltozás következtében előbb vagy utóbb kifáradnak és kitöredeznek. A csiszolásnál a felületnek ferdén ütköző szemcsék vágóhatása érvényesül, a felületi rétegbe belevágódva egy darabot kiszakítanak vagy kivágnak a felületi rétegből. A valóságban a kétféle folyamat egyidejűleg játszódik le, a domináns hatást (6.27. ábra) az ütközési szög és a szerkezeti anyag keménysége határozza meg [6.40]. Nagy ütközési szög és kellően kemény szemcse esetén a keményebb, kisebb ütközési szög esetén a kevésbé kemény szerkezeti anyagok kopása nagyobb. A fémforgácsszerű anyagdarabok kiszakítása a nagyobb ütközési energiájú, kemény, éles sarkú szemcsékre jellemző. Megfigyelések alapján nagyobb kopási sebesség csak a szerkezeti elem keménységének 1,6-szorosát elérő koptatószemcsék esetén tapasztalható (kisebb ütközési szögre: 6.27. ábra (b)). Az anyagfogyás az érintkezésbe kerülő anyagok tulajdonságain túlmenően, az ütközési szögtől, a szerkezeti elem hőmérsékletétől, a mozgó szemcsék sebességétől, koncentrációjától, nagyságától, alakjától függ. Érdekes módon a megfigyelések alapján a hőmérséklet növekedése csökkenti az eróziót [6.40], [6.41]. A várható anyagfogyás becslésére (illetve a gyakorlati tapasztalatok más berendezéseknél történő hasznosítására) a Raesk [6.41] által javasolt

alakú összefüggés használható, ahol

Az előbbi képletben szereplő,

search

szorzatot a gyakorlatban kopási számnak is nevezik. Mások által végzett vizsgálatok alapján az ütközési sebesség kitevője a szerkezeti elemek szívósságától, ridegségétől függően eltér az előbbi összefüggésekben szereplő 3,5 értéktől, és 2–5 között változik [4], [6.40]. A várható kopási sebesség értékének meghatározására az irodalomban az ütközési, nyíróenergiát, az ütköző anyagok keménységét, az ütközési szöget és más paramétereket is figyelembe vevő, bonyolultabb összefüggések is megtalálhatók (például [1], [6.41]), Kínában számítási eljárást is szabványosítottak [4], azonban ezek megbízható alkalmazásához is szükség van az adott folyamatra jellemző, kísérletek, gyakorlati tapasztalatok alapján megállapítható tényezőkre. A kopási sebesség átlagos értékére, porszéntüzelésű kazánoknál 2–15

search

10–5 µm/s értéket említenek [4], ahol az utóbbi sebességgel már rövid üzemidőn belül csőlyukadások következhetnek be.

A kopás miatti meghibásodások a kazántesten belül a leggyakrabban az irányeltereléseknél, a csőkötegek végén, a füstcsövekbe történő belépésnél, a függesztőelemeknél, a nagy hamutartalmú szeneket felhasználó kazánok konvektív csőkötegeinél fordulnak elő. Miután a technológiai folyamatok a porkoncentrációt meghatározzák, a kazán tervezőjének befolyásolási lehetősége csak a hordozóközeg áramlási sebességének megválasztásával és az ütközési szöget, esetleges az ütközés megelőzését illetően, a szerkezeti elemek kialakításával van. Az utóbbi lehetőség azonban korlátos, mivel a portartalmú gázokat szállító vezetékekben, füstcsatornákban általában szükség van irányelterelésekre, a fűtőfelületeket alkotó csövek kerülete mentén, illetve a csőkötegek csőívein mindig előfordulhat a maximális koptató hatás kialakulásához kedvező ütközési szög. Megelőzésként az alábbi intézkedések jöhetnek szóba:

Tapasztalatok alapján lemezszalagokhoz X15CrNiSi°20°12, fél csövekhez a Sicromal (X10CrAlSi 7-X10CrAlSi 18) anyagminőségek alkalmazhatók [6.40].

Erózió a koromfúvásból: A rendszeres koromfúvás hatására, a széntüzelésű kazánoknál viszonylag rövid üzemidőn belül bekövetkezhetnek eróziós meghibásodások. Ezért az elpiszkolódás hatásának csökkentésére beépítendő, 6.3.1. fejezetben ismertetett koromfúvók elhelyezésénél, a gőzsebesség megválasztásánál különös gondossággal kell eljárni. Raesk [6.41] 100–150 m/s-nál kisebb ütközési sebességet és 5–10 kN/m2 alatti ütközési nyomást javasol.