Обследование контроль металла ремонт внутрибарабанных устройств

НАБЛЮДЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ЗА СОСТОЯНИЕМ МЕТАЛЛА БАРАБАНОВ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Для обеспечения эксплуатационной надежности котла в процессе монтажа, наладки и эксплуатации проводятся систематический контроль и наблюдение за состоянием ме­талла барабанов котлов.

Обследование, определение объемов и методов контро­ля металла барабанов производятся в соответствии с «Вре­менной инструкцией по обследованию состояния металла и условий эксплуатации барабанов высокого давления» (ВТИ. ОРГРЭС, 1966), «Основными положениями по ульт­развуковой дефектоскопии сварных соединений котлоагре — гатов и трубопроводов тепловых электростанций, ОП № 501 ЦД-75» (СПО «Союзтехэнерго», 1978) и ГОСТ 21105-75 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод».

Обследование металла барабанов котлов высокого дав­ления производят: один раз в три-четыре года в период ка­питального ремонта котла и 1 раз в 2 года в период сред­него ремонта, а также осмотр отремонтированных наплав­кой и приваркой мест в предыдущие ремонты. В случае выявления дефектов их необходимо устранить.

Проверку состояния металла барабана и устранение де­фектов выполняют при снятых внутрибарабанных устрой­ствах и тепловой изоляции барабана. Демонтаж внутриба­рабанных устройств, приваренных к кронштейнам корпуса барабана, производят газовой резкой, оставляя участки кронштейнов высотой не менее 15 мм. К этим участкам кронштейнов затем приваривают демонтированные внутри — барабанные устройства.

Проверке подлежат наиболее характерные места по­вреждений барабанов: поверхности трубных гнезд; внутрен­ние поверхности штуцеров, а также примыкающие к труб­ным отверстиям участки внутренних поверхностей бараба­на в радиусе 150—200 мм; контрольные участки внутренней поверхности барабана размером 200X200 мм на каж­дом листе обечайки; все внутренние поверхности обоих днищ и их лазовых отверстий; не менее 15 % наружной по­верхности днищ (сектор в 60° от лаза до шва); не менее 15 % длины каждого продольного и поперечного шва и при­мыкающие к ним участки внутренней поверхности бараба­на (по 25—40 мм с обеих сторон шва); не менее 15 % дли­ны швов, крепящих внутрибарабанные устройства и при­мыкающие к ним участки внутренней поверхности барабана (по 10—20 мм с обеих сторон). В случае выявления по­вреждения основных швов на внутренней поверхности вскрывают наружную изоляцию на всем протяжении по­врежденного шва. Намеченные для обследования участки зачищают до металлического блеска абразивным кругом.

Если при выборочном контроле поверхностей барабана будут обнаружены дефекты, следует проверить поверхно­сти всех гнезд и штуцеров методом МПД; если при выбороч­ном ультразвуковом контроле сварных швов будут обна­ружены дефекты по размерам больше допускаемых прави­лами Госгортехнадзора СССР для барабанов котлов, то такие швы подвергаются 100%-ному контролю. На кром­ках всех отверстий диаметром более 70 мм с внутренней стороны барабана должна быть снята фаска.

Во время контроля сплошности металла барабана со­ставляют формуляр развертки барабана, на котором про­нумеровывают все трубные отверстия; отмечают отверстия с трещинами, коррозионными язвами на их поверхности и в зонах, прилегающих к трубным отверстиям; наносят выяв­ленные визуально и с помощью МПД и УЗД дефекты сплош­ности металла и сварных швов (трещины, раковины и др.) с указанием их размеров, а также наибольшей глубины и контуров вышлифовки каждого дефекта.

Тщательный контроль металла необходим для предот­вращения повреждений, вызванных в барабанах паровых котлов технологическими дефектами и появившихся в пе­риод эксплуатации.

Технологические дефекты возникают иногда из-за нека­чественного изготовления стального листа и недостаточного контроля на металлургических заводах или в процессе про­изводства на заводе-изготовителе котлов.

Для изготовления котельных листов используются толь­ко доброкачественные слитки и слябы, так как их дефекты переходят в листы.

К дефектам стального листа относятся трехслойность, расслоения, трещины, волосовины, закаты и другие дефек­ты, являющиеся концентраторами напряжений.

При внешнем осмотре листа расслоения можно обнару­жить, когда они выходят на поверхность. Например, следу­ет обращать внимание на кромки листа лаза барабана.

К наиболее часто встречающимся дефектам котельного производства относятся: чрезмерная овальность барабанов, резкие переходы в местах расточки днищ под стыковку с обечайками, дефекты сварки, грубые риски в отверстиях для труб и др.

Трещины и другие дефекты технологического происхож­дения могут быть в основных сварных соединениях бара­банов в швах приварки штуцеров и защитных рубашек.

В процессе эксплуатации возможно возникновение тре­щин в местах приварки к барабану после термической об­работки деталей внутрибарабанных устройств.

Появление трещин в барабанах котлов во время экс­плуатации вызываются следующими причинами: высоким уровнем действующих напряжений; большими температур­ными напряжениями, которые возникают при пусках и ос­тановах (особенно аварийных из-за повреждений труб эк­ранов и экономайзера); коррозией (особенно стояночной, возникающей из-за плохой консервации котла или при ее отсутствии); низкой деформационной способностью метал­ла’барабана.

В настоящее время в эксплуатации находится большое количество барабанов котлов среднего и низкого давлений с заклепочными соединениями листов днищ и обечаек и с вальцованными соединениями труб с барабаном и коллек­торами. В этих соединениях после длительной эксплуата­ции выявляются трещины от каустической хрупкости. Хруп­кие разрушения в заклепочных швах выявляются в нижних барабанах вертикально-водотрубных котлов и в грязевиках горизонтально-водотрубных котлов.

Владельцы котлов с целью профилактических меропри­ятий по предупреждению повреждений клепаных бараба­нов и барабанов, сильно ослабленных отверстиями (коэф­фициент прочности 0,5 и менее) для завальцовки в них труб, при капитальных ремонтах котлов обязаны выполнить де­фектоскопический контроль состояния металла барабанов с помощью магнитопорошкового и ультразвукового методов на отсутствие трещин в металле около опасных в этом от­ношении мест (в заклепочных швах, у штуцеров ввода пи­тательной воды и фосфатов, у водоуказательных приборов, линий рециркуляции, вводов пара для прогрева барабанов, в перемычках между трубными отверстиями). Кроме де­фектоскопического контроля следует проводить тщатель­ные осмотры с простукиванием заклепок при технических освидетельствованиях котлов. Дефектные заклепки, а так­же места неплотностей и пропусков, солевых отложений (наростов) у кромок накладок, заклепок, мест вальцовки труб и т. п. необходимо отмечать на развертке барабана.

При проверках барабанов котлов необходимо обращать особое внимание на:

Швы нижних барабанов, а в самих швах — на участки пересечения кольцевых и продольных швов; передний про­дольный шов нижнего барабана, если были случаи обвала обмуровки, защищающей его от обогрева из топки; задний продольный шов верхнего заднего барабана; клепаные гря­зевики и швы приклепки к барабанам камер и опускных труб; воротники приклепанных перепускных труб между барабанами и вводом питательной воды; швы приклепки днищ нижних барабанов; завальцованные концы труб.

Например, у котлов Фицнер-Гампер, Бабкок-Вилькокс, Штейнмюллер и других горизонтально-водотрубных котлов старых типов проверяют клепаные грязевики, узлы соеди­нения опускных труб с грязевиком и барабаном, швы при­клепки камер, а у котлов Гарбе — места приклепки труб большого диаметра, связывающих между собой барабаны.

Проверку заклепочных и вальцованных соединений ба­рабанов паровых котлов для выявления трещин, коррози­онных язвин, закатов, расслоений и т. п. осуществляют внешним осмотром, ультразвуковой и магнитопорошковой дефектоскопией в соответствии с «Методикой контроля ко­тельных барабанов с заклепочными соединениями МТ 34-70-006-83» (СПО «Союзтехэнерго», 1983).

Перед началом контроля знакомятся с технической до­кументацией по эксплуатации и ремонту, в которой регист­рируются неполадки в работе барабанов и сухопарников, упуски воды, течи и пропаривания в заклепочных и вальцо­ванных соединениях, обрывы головок заклепок и т. п.

До проведения контроля подготавливают чертежи раз­вертки барабанов и сухопарника по наружной и внутренней поверхностям с указанием на них диаметра и длины бара­бана (сухопарника), толщины стенок обечаек днищ, накла­док и трубной решетки, диаметра и шага отверстий труб­ной решетки, шага заклепочных швов, диаметра заклепоч­ных головок и отверстий.

Внешний осмотр проводят перед зачисткой и после за­чистки поверхностей барабана и сухопарника с целью вы­явления участков с солевыми отложениями у заклепок или кромок накладок, а также мест пропаривания, течи, обры­ва заклепочных головок, трещин на обечайках, днищах и др. При внешнем осмотре могут использоваться оптиче­ские средства. При необходимости для определения харак­тера обнаруженных дефектов применяют травление или цветную дефектоскопию.

При осмотре вальцованных соединений необходимо об­ращать внимание на высоту и угол раскрытия колокольчи­ков, а также на овальность внутренних диаметров разваль­цовки труб. На колокольчиках не должно быть трещин. Овальность и конусность по внутреннему диаметру раз­вальцованной трубы допускаются не более 0,2 мм. Трубы с рваными концами, трещинами заменяются. Конец раз­бортованной трубы не должен иметь утонение более 20 % проектной толщины.

Неплотности вальцованных соединений при отсутствии других дефектов устраняют подвальцовкой.

Ультразвуковой дефектоскопией проверяют участки заклепочных соединений вокруг заклепок и трубных отвер­стий, а также трубную решетку по участкам вокруг отвер­стий изнутри барабана. Ультразвуком контролируется со­стояние днища и обечайки или листа обечайки, если закле­почный шов изготовлен внахлестку.

В заклепочных соединениях с двумя накладками надеж­но могут быть проверены только накладки.

Качество проверенных ультразвуковой дефектоскопией участков оценивается как «Негоден» (брак), «Условно го­ден» и «Годен».

Оценка «Негоден» (брак) проставляется, когда возле заклепочных отверстий или трубных гнезд выявлен дефект, амплитуда эхо-сигнала от которого равна или превышает амплитуду эхо-сигнала от искусственного отражателя «над­пила» или превышает ее, и когда наличие дефекта подтвер­ждено МПД после удаления заклепки (трубы).

Оценка «Условно годен» (допускается к эксплуатации не более чем на один год с повторным контролем) дается, когда выявлен дефект, амплитуда эхо-сигнала от которого меньше амплитуды эхо-сигнала от искусственного отража­теля «надпила». Если при повторном контроле не будет от­мечено роста дефектов, то следующий контроль проводится через 2 года эксплуатации котла.

Оценка «Годен» дается, когда в процессе контроля на проверенном участке не выявлены какие-либо дефекты.

Магнитопорошковая дефектоскопия применяется для обнаружения выходящих на поверхность металла обечаек, днищ, трубных и заклепочных отверстий. При замене раз­вальцованных труб производится контроль трубных гнезд и мостиков между отверстиями. Контролируемая поверх­ность зачищается до металлического блеска. Если обнару­жены недопустимые дефекты, то возможность ремонта и дальнейшей эксплуатации барабана (сухопарника) опре­деляется владельцем котла с привлечением ремонтной ор­ганизации и в необходимых случаях—специализированных научно-исследовательских институтов.

Результаты обследования металла барабана и сухопар­ника оформляются записями в рабочем журнале, который является первичным документом. На основании этих запи­сей организация, производившая контроль, выдает заклю­чение владельцу котла.

В журнале и заключении фиксируются сведения о де­фектах, выявленных в барабане с-оценками «Негоден» и «Условно годен». При оценке «Годен» ставится запись «Дефектов не обнаружено».

В журнале и заключении отражаются следующие сведе­ния: тип, станционный номер и завод-изготовитель котла; год ввода в эксплуатацию; параметры пара; температура питательной воды; тип питательных устройств в барабане; наличие парового разогрева в барабане; длина барабана; диаметр и толщина стенки барабана (толщина стенки обе­чаек, днищ, трубной решетки, накладок); тип заклепочных соединений (кольцевых и продольных); диаметр заклепок (головки и стержня, заклепочного отверстия); диаметр трубных отверстий; результаты контроля.

К заключению и журналу прикладываются схематиче­ский разрез котла, развертки барабанов с указанием уча­стков и результатов контроля с привязкой мест к разверт­ке, акт о внутреннем осмотре.

В случае появления хрупких разрушений необходимо организовать: определение агрессивности котловой воды и переход в дальнейшем на работу с химической пассива­цией этой агрессивности при систематическом контроле по индикаторам; измерение смещений и прогибов, а также температур стенок барабана для выявления первопричин опасных дополнительных механических напряжений, а так­же систематизацию сведений о разрушениях.

Запрещается эксплуатация котла, у которого выявле­ны признаки межкристаллитной коррозии, кольцевые тре­щины в вальцованных соединениях, трещины в межтруб­ных простенках барабанов и коллекторов, отлетевшие (хрупкие) головки заклепок и т. п., до тщательной провер­ки его состояния и восстановительного ремонта.

Источник

Обследование контроль металла ремонт внутрибарабанных устройств

ИНСТРУКЦИЯ
ПО ОБСЛЕДОВАНИЮ И ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА БАРАБАНОВ КОТЛОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

УТВЕРЖДЕНО Приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 30 июня 2003 г. N 268

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая Инструкция СО 153-34.26.608-2003 составлена с учетом накопленного опыта проведения ремонтных операций, результатов научно-исследовательских работ, опыта эксплуатации отремонтированных барабанов, а также в связи с выходом новых нормативных документов (НД). Применяемые в настоящей Инструкции обозначения указаны в приложении А.

1.2. Настоящая Инструкция распространяется на ремонт барабанов из сталей 16ГНМ, 16ГНМА, 22К, 20К, 20Б, 16М и 15М котлов высокого давления. Возможность ее использования для ремонта барабанов из других материалов определяется экспертной организацией в установленном порядке.

1.3. Решение о проведении ремонта барабана принимает владелец оборудования по результатам контроля, выполненного согласно [1] или другими НТД, либо по результатам внеочередного контроля, который может быть рекомендован экспертной организацией.

1.4. После удаления дефектов проводящая ремонт организация выполняет расчеты на статическую прочность в соответствии с «Методическими рекомендациями по расчету на прочность отремонтированных барабанов котлов высокого давления» (приложение Б), при необходимости — на хрупкую прочность для определения допустимого диапазона температуры гидравлических испытаний с целью исключения хрупкого разрушения — в соответствии с «Методическими рекомендациями по расчетному обоснованию выбора температуры гидравлического испытания барабана после ремонта сваркой» (приложение В), а также на циклическую прочность — в соответствии с «Методическими рекомендациями по расчету циклической долговечности барабанов котлов» (приложение Г).

На основании анализа результатов расчетов принимают решение о возможности дальнейшей эксплуатации барабана при номинальном или пониженном давлении, либо о необходимости восстановления расчетных сечений путем наплавки на поверхность отверстия или (и) обечайки, или (и) днища.

Расчет на циклическую прочность выполняется при обнаружении в барабане трещин любого вида и направления или (и) после отработки барабаном паркового ресурса. Требования о необходимости проведения поверочного расчета на хрупкую прочность для выбора температуры гидравлического испытания барабана после ремонта сформулированы в п.2.7 приложения В. Расчеты рекомендуется выполнять по методикам, приведенным в приложениях Б-Г.

Допускается выполнять расчет на циклическую прочность в соответствии с [2] в том случае, если выполняются следующие условия:

— общее число циклов не превышает 250;

— повреждения незначительны: глубина и протяженность дефектов (выборок) не превышает 2-5 мм;

— наработка не превышает 250 тыс.ч.

Если в результате расчета по [2] накопленное усталостное повреждение превышает предельно допустимое значение, то выполняется уточненный расчет в соответствии с приложением Г.

В том случае, если при расчете согласно приложению Г накопленное усталостное повреждение также превышает допустимое значение, то проводится численный расчет с использованием фактических данных (результатов измерений) по температурным нагрузкам.

1.5. В настоящей Инструкции содержатся примеры типичных повреждений, обнаруживаемых при контроле барабанов, а также технология ремонта и требования к качеству выполняемых ремонтных работ.

В каждом конкретном случае повреждения барабана на базе настоящей Инструкции составляется производственная технология ремонта, учитывающая характер дефектов и способы их устранения, а также условия сварки и наплавки.

1.6. Производственная технология ремонта разрабатывается на основе настоящей Инструкции с учетом требований [3] и других НД владельцем оборудования или экспертной организацией в установленном порядке. В последнем случае технология ремонта согласовывается с электростанцией.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДСТВЕННОМУ ПЕРСОНАЛУ

2.1. Сварку и наплавку при ремонте барабанов выполняют квалифицированные сварщики в установленном порядке.

Перед производством сварочных работ на барабане электросварщики проходят специальный инструктаж и отрабатывают технику сварки и наплавки на образцах, имитирующих реальные условия ремонта.

2.2. Удаление поврежденного металла, обработку механическим способом поверхности выборки и отремонтированного участка барабана или сварного соединения выполняют квалифицированные слесари, прошедшие необходимый инструктаж.

2.3. Подогрев при сварке газопламенным способом выполняют газосварщики-газорезчики, а электронагрев при сварке и последующей термической обработке с регистрацией температур выполняют термисты-операторы термических установок, прошедшие специальную подготовку по технике производства этих работ.

2.4. Контроль неразрушающими методами проводят специалисты (дефектоскописты) в установленном порядке.

2.5. Визуальный и измерительный контроль качества металла барабана и его сварных соединений, а также полноты удаления дефектов осуществляют специалисты, имеющие теоретическую и практическую подготовку по визуальному и измерительному контролю, в установленном порядке.

2.6. Подготовка под сварку или наплавку, а также производство сварочных работ осуществляются под надзором руководителя (мастера) по сварке.

3. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ БАРАБАНОВ, ПРИ КОТОРЫХ РАССМАТРИВАЕТСЯ ВОПРОС О НЕОБХОДИМОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТА

3.1. Дефекты в цилиндрической части:

— цепочки язвин, раковины, трещины на поверхности трубных отверстий и прилегающих к ним участках внутренней поверхности барабана (рисунок 1);

Рисунок 1 — Трещины в зоне трубного отверстия

— трещины у швов приварки внутрибарабанных устройств (рисунок 2) и в местах удаления сборочных планок.

Рисунок 2 — Трещины у швов приварки внутрибарабанных устройств

3.2. Дефекты в днищах:

— трещины у шва приварки пластин для крепления лазового затвора (рисунок 3);

Рисунок 3 — Трещины у шва приварки лапы лазового отверстия

— цепочки язвин, раковины, трещины на внутренней поверхности;

— трещины на поверхности лазового отверстия.

3.3. Дефекты в штуцерах:

— трещины на внутренней поверхности в зоне примыкания к барабану (см. рисунок 1);

— трещины в сварном шве приварки штуцера к барабану (рисунок 4).

Рисунок 4 — Трещины в сварном шве приварки штуцера к барабану

3.4. Дефекты в основных (продольных и кольцевых) сварных соединениях барабанов:

— трещины в наплавленном металле и околошовной зоне;

— непровары, шлаковые включения и другие технологические дефекты сварки (рисунок 5).

1 — шлаковые включения в шве; 2 — трещина в шве; 3 — флюсовое включение в шве; 4 — трещины в околошовной зоне; 5 — несплавление кромок; 6 — непровар

Рисунок 5 — Дефекты в сварном соединении

4. КОНТРОЛЬ МЕТАЛЛА БАРАБАНОВ КОТЛОВ

4.1. Контроль металла барабанов и их отремонтированных элементов (методы, объем, периодичность) регламентируется [1] и другими НД.

4.2. Требования к персоналу, средствам, методикам проверки и критерии оценки качества указаны в действующей НД на конкретный метод контроля.

4.3. Контроль металла и устранение дефектов проводятся после демонтажа внутрибарабанных устройств и снятия тепловой изоляции барабана в местах проведения работ.

4.4. Места удаления внутрибарабанных устройств и снятия изоляции определяются организацией-исполнителем ремонта совместно с электростанцией в соответствии с необходимым объемом контроля, расположением обнаруженных дефектов и принятой технологией ремонта.

4.5. Удаление внутрибарабанных устройств, приваренных к кронштейнам корпуса барабана, выполняется с помощью газовой резки. При этом длина кронштейнов остается не менее 15 мм. Последующая приварка демонтированных внутрибарабанных устройств производится к этим кронштейнам.

4.6. В случае обнаружения при проведении неразрушающего контроля внутренних дефектов, не выходящих на поверхность основных сварных швов, а также при наличии расслоений и других металлургических дефектов в основном металле барабана, не допустимых по существующим нормам, решение о возможности и условиях работы барабана принимается владельцем оборудования на основании выводов Заключения экспертной организации в установленном порядке.

5. УСТРАНЕНИЕ ДЕФЕКТОВ

5.1. Дефекты, выявленные на поверхностях обечаек, днищ, трубных и лазовых отверстий, штуцеров, а также в сварных швах барабана, удаляются механическим способом (абразивным инструментом, расточкой, сверловкой и др.). При этом необходимо обеспечить минимальные объемы удаляемого металла при обязательном условии полного удаления обнаруженных дефектов.

В основных сварных швах допускается воздушно-дуговая резка-строжка с последующей механической обработкой абразивным инструментом (шлифмашинкой) поверхности углубления — выборки на глубину не менее 3 мм.

5.2. Шероховатость поверхности после удаления дефектов в трубных отверстиях должна быть 40 мкм; остальных поверхностей 80 мкм.

5.3. Удаление дефектных мест механической обработкой следует выполнять на режимах, не вызывающих нагрева металла до цветов побежалости.

5.4. Места выборки дефектов должны иметь плавные переходы (рисунок 6). В случае, когда удаление дефектов на поверхности отверстий производится расточкой, последняя может выполняться уступами (рисунок 7).

Рисунок 6 — Местная выборка с плавными переходами

Рисунок 7 — Форма трубного отверстия, расточенного уступами для удаления поврежденного металла

5.5. В период проведения первого контроля кромки трубных отверстий с внутренней стороны должны быть скруглены радиусом 5-7 мм.

5.6. Полнота удаления всех дефектов проверяется методами МПД или ЦД и УЗК, а в сомнительных случаях — травлением 15-20%-ным водным раствором азотной кислоты или 15%-ным раствором персульфата аммония. В сомнительных случаях также рекомендуется контроль качества дна выборки на участке, на который предварительно наплавляется фальшвалик и затем удаляется механическим способом (шлифмашинкой) заподлицо с поверхностью выборки; контроль выполняется методами ВК (после травления) или МПД, или ЦД.

5.7. После удаления обнаруженных дефектов следует измерить оставшуюся толщину стенки элемента (обечайки, днища, штуцера) в месте выборки. Измерение выполняется ультразвуковым или другим методом, обеспечивающим возможность проведения измерений с точностью не ниже ±0,5 мм.

Если производится расточка отверстия уступами (см. рисунок 7), должны быть измерены диаметры отверстий в пределах каждого уступа и их протяженность (высота) по толщине стенки.

5.8. Перед наплавкой выборок прилегающие к ним зоны шириной не менее 100 мм следует обработать абразивным инструментом до металлического блеска и проверить методом МПД (или ЦД) и УЗК на отсутствие дефектов.

5.9. Если глубина выборки дефекта, обнаруженного на поверхности цилиндрической части барабана, днища или основного сварного шва, превышает 1/3 толщины стенки барабана, то решение о возможности и условиях дальнейшей работы барабана принимается владельцем оборудования на основании выводов и рекомендаций заключения экспертной организации в установленном порядке.

Примечание — Если дефект на поверхности барабана расположен между отверстиями, то вышеназванная процедура осуществляется при глубине выборки, превышающей 20 мм.

Источник