Работа по ремонту поверхностей нагрева

Ремонт элементов поверхностей нагрева котлов

Поверхностями нагрева называются части котла, в которых обогреваемая среда (пар, вода, воздух) получает тепло; к ним условно относят и все подводящие и отводящие трубы, раздающие и собирающие камеры (коллекторы) и другие элементы, разграничивающие указанные части между собой, а также опоры и крепления труб. По стадиям процесса генерации (производства) пара различают поверхности нагрева водоподогревательные, испарительные (парогенерирующие) и пароперегревательные (первичный и промежуточный пароперегреватели).

В соответствии с циркуляром Главтехуправления Министерства энергетики и электрификации СССР введена единая система наименования и маркировки элементов поверхностей нагрева паровых котлов (табл. 10). В соответствии с этой системой не допускаются произвольные наименования, как, например, «потолочный пароперегреватель», «ширмовый пароперегреватель», «верхний экономайзер» и т. д. В каждом котле имеется один экономайзер (конвективная водоподогревательная часть), один первичный пароперегреватель, один или два промежуточных пароперегревателя (с различными параметрами пара). Система устанавливает наименования и сокращенные обозначения типовых поверхностей нагрева котлов и их элементов.

Части поверхностей нагрева, включенные по обогреваемой среде и газам последовательно и разграниченные камерами, называются ступенями (для нижней радиационной части подового экрана — НРЧ I, НРЧ II, для средней радиационной части — СРЧ I, СРЧ II, для ширм — ШI, ШII, для конвективной части пароперегревателя — ПКI, ПКII, для впрысков — Впр.I, Bnp.II и т. д.). В обозначения элементов промежуточного пароперегревателя добавляют буквы ПП (Шпп, ПКпп и т. д.). Ступени в свою очередь могут делиться на ходы, т. е. на части, включенные по обогреваемой среде последовательно, а по газам — параллельно. Трубы, змеевики, отдельные ширмы и камеры называются элементами поверхностей нагрева.

В котлах большой производительности поверхности нагрева секционируются, т. е. компонуются в виде двух или более параллельных контуров таким образом, что потоки обогреваемой среды, протекающие по контурам, не смешиваются между собой. Параллельные контуры, состоящие из отдельных ступеней, называются секциями. Секции экранов обычно называются панелями.

Теплообменники, предназначенные для регулирования температуры пара промежуточного пароперегревателя при помощи тепла газов и свежего пара, называются газопаропаровыми в отличие от паропаровых, вынесенных из газохода и получающих тепло только от свежего пара.

В учебном пособии по ремонту оборудования котельных цехов электростанций * описан ремонт элементов поверхностей нагрева котельных агрегатов в объеме типовой номенклатуры: изготовление новых трубных элементов, замена поврежденных труб и змеевиков, ремонт труб на месте установки, ремонт креплений и др. В настоящем учебном пособии рассматриваются главным образом специальные виды работ по ремонту элементов поверхностей нагрева, а также приводятся более подробные сведения о тех видах работ, которые в определенном пределе составляют типовой объем работ, а сверх этого предела считаются специализированными. К специализированным работам по ремонту поверхностей нагрева относят замену радиационных поверхностей топки, а также ремонт и замену ширм, змеевиков конвективных частей пароперегревателей и водяных экономайзеров, замену золозащитных устройств.

* Цешковский А. А. Ремонт оборудования котельных цехов электростанций. М., «Высшая школа», 1973.

Источник

Ремонт поверхностей нагрева и барабанов котлов

Ремонт поверхностей нагрева заключается в устранении дефектов и повреждений. Это достигается заменой отдельных участков труб, змеевиков, части или всей поверхности нагрева. Удаление дефектных или поврежденных участков производят с применением газовой резки или механическим способом.

Типичными повреждениями барабанов котлов низкого и сред­него давления являются нарушения прочности и плотности за­клепочных швов, появление трещин в сварных швах, цилиндри­ческой части барабана и днищах, повреждения стенок трубных отверстий лючковых затворов и коррозионные разъедания метал­ла на стенках барабанов. Встречаются также повреждения во­ротниковых фланцев и штуцеров.

Большинство повреждений барабанов котлов выражается в появлении трещин. Трещины появляются в металле барабана в результате:

1) дефектов структуры в котельных листах, воз­никших при разливе стали и ее затвердевании, а также при про­катке листов и изготовлении элементов барабанов;

2) перенапряжений металла, допущенных при изготовлении котла;

3) перенапряжений металла, возникших из-за появления при неправильной эксплуатации постоянных или переменных доба­вочных усилий;

4) агрессивного воздействия котловой воды.

Чаще всего повреждения барабанов возникают в результате совместного действия нескольких причин. Перенапряжения металла при неправильной эксплуатации котла появляются чаще всего вследствие механических, термических и химических воздействий на металл. Механические напряжения в металле барабана из-за внутреннего давления, массы барабана и закрепленных на нем деталей могут значительно возрастать в результате

термических напряжений, появившихся вследствие неравномерного нагрева и расширения всех частей барабана и вызвавших прогиб барабана и искажение его правильной цилин­дрической формы. Значительная разница в температуре нахо­дящихся рядом элементов барабана вызывает появление мест­ных термических напряжений, которые также приводят к короб­лению металла и появлению в нем трещин.

Состояние металла барабанов котлов среднего и низкого давлений проверяют внешним осмотром при проведении ежегодных внутренних осмотров котлов администрацией предприятий и периодических освидетельствованиях их инспектором Ростехнадзора. При наличии подозрений произ­водят магнитопорошковую цветную или ультразвуковую дефектоскопию металла барабана, сварных соединений и штуцеров.

Глубину трещин определяют пробным сверлением в ме­сте ожидаемой максимальной глубины трещины. Дно от­верстия зашлифовывают, протравливают и осматривают. Если при осмотре на дне отверстия обнаружится трещина, отверстие углубляют, шлифуют, протравливают и вновь осматривают. Эти операции повторяют до тех пор, пока не исчезнут полностью следы трещины на дне отверстия. Для выявления глубины трещины иногда практикуют вырезание пробок металла в месте прохождения трещины. Пробки вырезают либо пустотелыми головками, либо сверлениями сверлом малого диаметра по контуру пробки. При изломе пробок по трещинам судят о глубине проникновения трещи­ны. Недостатком этого способа является то, что в металле барабана образуется сквозное отверстие, а глубина трещи­ны, определенная на пробке, не характеризует оставшихся участков трещины.

Химическое воздействие на металл агрессивной котловой во­ды выражается в коррозионных разъеданиях, ослабляющих эле­менты барабана. При совместном механическом, термическом и химическом воздействии в металле барабана котла появляются межкристаллитная коррозия и другие

дефекты, в результате ко­торых барабан может выйти из строя в очень короткое время.

О равномерных по поверхности коррозионных поврежде­ниях судят по толщине стенки барабана, измеряемой уль­тразвуковым методом или сверлением сквозного отверстия диаметром около 8 мм в стенке барабана.

При наличии коррозионных повреждений в случае, когда толщина стенки барабана после выборки дефектов окажется меньше расчетной производят ремонт барабанов наплавкой. Это в равной мере относится к штуцерам и другим элемен­там. Если такие повреждения занимают значительные пло­щади, то решают вопрос о целесообразности ремонта с ввар­кой заплат, заменой обечаек, штуцеров или других элемен­тов. Наплавка является неприемлемой при оставшейся в месте выборки толщине стенки менее 3 мм.

При ремонте котлов низкого и среднего давлений трещи­ны глубиной до 1/3 толщины стенки барабана считают по­верхностными, а при большей глубине их ремонтируют как сквозные. По границам выявленной трещины наносят кер­ны и производят сверление на расстоянии 20–50 мм от них для предупреждения распространения трещины в длину. Сверление выполняют последовательно сверлами несколь­ких диаметров, начиная с отверстия диаметром 4–5 мм с рассверливанием его уступами по высоте с тем, чтобы обеспечить плавное раскрытие металла для заварки выбор­ки в месте трещины. Трещины глубиной свыше 1/3 толщины стенки барабана разделывают насквозь. По длине разделку трещин производят между сверлениями по их границам.

Разделка кромок должна обеспечивать качественное вы­полнение сварного шва при минимальном объеме наплав­ленного металла с тем, чтобы после сварки иметь возможно меньшие внутренние напряжения, вызываемые усадкой.

После заварки сквозной разделки вершину шва удаляют зубилом и подваривают.

Ремонт сваркой трещины в мостиках между трубными отверстиями допускается если их длина (при расположении трещин цепочкой через несколько мостиков – суммарная длина) не превышает 10 % длины мостиков в направлении трещины. При больших размерах трещин или концентрации их на небольшом участке, участок трубной решетки выре­зают и на его месте устанавливают заплату, в которой за­тем сверлят трубные отверстия. Наименьшая ширина при­нимается 100–150 мм.

Для установки заплаты вырезку дефектного места выполняют в виде овала или прямоугольника с плавными за­круглениями углов радиусом не менее 100 мм. Если удаляется выпучина, то рез производят по металлу, не подвергнутому деформации, на расстоянии 80–100 мм от границы выпучины.

Заплаты подгоняют по ради­усу барабана и по размерам вырезанного отверстия. Их ус­танавливают встык без при­хваток. Величину зазора в месте, с которого начинается приварка заплаты, принимают большей по сравнению с другими местами. Последова­тельность наложения швов при вварке заплаты приведе­на на рис. 2.19.

Рис. 2.19. Последовательность выполнения сварного соединения при вварке заплаты:

3 Ремонт обмуровки и изоляции

Тепловая изоляция и обмуровка. Работы по ремонту тепловой изоляции и обмуровки котлов проводят вблизи агрегатов, работающих под давлением

и высокой температурой, и вращающихся механизмов. Поэтому ремонтный персонал должен знать все правила и требования по технике безопасности и

при проведении работ применять специальные защитные устройства.

Качество капитального и среднего ремонтов тепловой изоляции и обмуровки оценивают предварительно и окончательно. Предварительную оценку дают после опробования котельного агрегата в работе под нагрузкой, окончательную — после месячного срока эксплуатации, в течение которого должны быть устранены дефекты оборудования и проведены необходимые измерения и испытания. При температуре окружающего воздуха 25 С температура на поверхности изоляции для объектов с температурой теплоносителя до 500 °С включительно не должна превышать 45 °С, для объектов с температурой теплоносителя выше 500 °С (до 650°) — 48, на поверхности обмуровки котлоагрегата — 55 С.

При конструировании изоляции оборудования электростанций должны быть учтены также специфические требования, предъявляемые к ремонту тепловой изоляции, который в современных условиях должен выполняться в сжатые сроки одновременно с общими работами по ремонту оборудования, а при этом не всегда имеется возможность подогрева. изолируемых поверхностей.

При необходимости замены труб, вышедших из строя, или при ремонте тепловой изоляции в непроходных каналах приходится разрывать грунт и разбирать канал, а иногда и вскрывать мостовую. Поэтому тепловую сеть в непроходных каналах по возможности размещают вдоль газонов.

Источник

Ремонт элементов поверхностей нагрева без их демонтажа

Элементы поверхностей нагрева, при­знанные при осмотре и проверке годными к дальнейшей эксплуатации, ремонтируют в топках и газоходах котлов без демонтажа.

В объем ремонтных работ входят под­гибка и рихтовка труб, ремонт опор, под­весок и креплений, вырезка контрольных об­разцов и установка вставок, ремонт и за­мена защитных устройств, промывка змеевиков пароперегревателя. При ремон­те устраняют дефектные сварные стыки, выполняют приварку к трубам ребер, плав­ников и других деталей, производят ошиповку труб. Подгибку (на гнутых участках) и рихтовку (на прямых участках) труб па­ровых котлов производят в случае выхода труб из проектной плоскости на величину, превышающую предельные отклонения от проектных размеров. Это происходит при короблении труб, а также при отрыве труб от креплений и дистанционирующих дета­лей, отрыва креплений труб от деталей кар­каса.

У прямоточных котлов встречаются пе­рекосы панелей радиационной части и вы­ходы их из проектной плоскости.

Подгибку и рихтовку трубных элемен­тов из углеродистой стали при выходе из ряда на 15–20 мм производят холодным способом, при выходе из ряда на 20–30 мм при нагреве участка трубы до 750–1050 °С. При большей деформации изогнутые участки обычно вырезают.

Деформированные трубы из легирован­ной стали, как правило, не рихтуют, а за­меняют.

Выпрямленные трубы фиксируют уста­новкой креплений. Оборванные и перего­ревшие крепления заменяют.

Подгибку и рихтовку труб производят при помощи домкратов, винтовых скоб, клиньев, струбцин и других приспособлений.

Провисшие и деформированные змееви­ки выравнивают путем регулирования дли­ны подвесок и восстановления стоек, гре­бенок, хомутов.

Подтяжку подвесных труб и пружин­ных опор трубных элементов производят динамометрическими ключами, позволяю­щими контролировать нагрузку, установ­ленную технической документацией.

Установку на место перекошенных и вышедших из проектной плоскости панелей радиационной части производят при помо­щи винтовых стяжек или ручных рычажных лебедок (рис. 9.1) после удаления обдувочных аппаратов и других мешающих де­талей и освобождения панели от закрепляю­щих устройств.

Рис. 9.1. Восстановление провисших труб настенного пароперегревателя котла ТП-100: а – общий вид; 1 – балка каркаса; 2 – обмуровка; 3 – тепловая изоляция; 4 – ручная лебедка; 5 – канат; 6 – труба экрана; 7 – труба настенного пароперегревателя

При рихтовке ширм и вертикальных змеевиков (пакетов) конвективного паропе­регревателя вместо индивидуальной рих­товки каждой петли иногда целесообразно восстанавливать правильное положение эле­мента целиком, пользуясь приспособлением, приведенным на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Приспособление для рихтовки змеевиков пароперегревателя: 1 и 2 – стяжные болты; 3 и 4 – планки

Работы по восстановлению правильно­го положения панелей, правке и рихтовке труб тесно связаны с проверкой и ремонтом креплений труб, их опор, подвесок и дистанционирующих деталей.

Детали крепления труб в современных котлах большой мощности являются от­ветственными элементами, они фиксируют поверхности нагрева в определенном положении и обеспечивают тепловые перемещения трубных элементов и коллекторов в заданных направлениях.

На рис. 9.3.–9.5. приведены распространенные конструкции креплений труб котлов высокого давления. Все конструкции креплений экранов предохраняют трубы от прогиба в сторону топки, но не препятствуют тепловым перемещениям параллельно стенам топки.

Рис. 9.3. Крепление экранных труб: а – к балке каркаса котла; б и в – к горизонтальной балке, перемещающейся вместе с трубами; г – к балке каркаса с обеспечением некоторой свободы для перемещения труб относительно друг друга (треугольником указаны места сварки); 1 – тяга; 2 – балка; 3 – скоба; 4 – экранные трубы; 5 – планка, приваренная к экранным трубам; 6 – балка каркаса

При ремонте и замене креплений экранных труб обеспечивают свободу для температурных перемещений, для чего вырезы в скобах 3 должны быть направлены в сторону удлинения труб.

Змеевики пароперегревателей имеют не только подвески и крепления, но и дистанционирующие устройства. Их ремонт заключается в проверке и замене поломанных и сгоревших деталей с одновременным выравниванием змеевиков.

Рис. 9.4. Крепление элементов пароперегревателя: а – вертикальной ширмы; б – горизонтальной ширмы; в – потолочных труб; 1 – обвязочная труба; 2 и 3 – детали крепления труб ширм

Поверхности нагрева прямоточных котлов фиксируются неподвижными креплениями с одной стороны и подвижными креплениями в направлении удлинения труб и панелей при нагревании.

Рис. 9.5. Крепление змеевиков экономайзера: а – на стойках из уголков; б – на стойках из штампо- ванных полос; в – на подвесках из полос; г – на подвесках из труб экономайзера; 1 – труба змеевика; 2 – стойка; 3 – опорная балка; 4 – подвеска из полосы; 5 – подвеска из труб

Типы неподвижных креплений труб прямоточных котлов ТПП-312 и ТГМП-314 энергоблоков 300 МВт приведены на рис. 9.6., подвижных креплений подового экрана и НРЧ – на рис. 9.7., СРЧ и ВРЧ – на рис. 9.8.

Рис. 9.6. Типы неподвижных креплений: а – труб нижней радиационной части; б – труб потолочного экрана; 1 – труба; 2 – косынка; 3 – кронштейн; 4 – опорная конструкция; 5 – планка; 6 – подвеска

При осмотре неподвижных креплений проверяют прочность сварных швов и при обнаружении обрывов или трещин усиливают сварку. У крепления, изображенного на рис. 9.6, не должно быть верхнего зазора между косынкой и кронштейном. Появление зазора свидетельствует о нарушении положения труб НРЧ из-за защемления. В этом случае необходимо обнаружить и устранить причину защемления.

Рис. 9.7. Типы подвижных креплений труб: а – подового экрана; б – фронтовой и задней стен НРЧ; в – боковых стен НРЧ; г – фронтового экрана; д – потолочного экрана; 1 – труба; 2 и 9 – прутки; 3 – косынки; 4 – тяга; 5 – планка; 6 – опорные конструкции; 7 – кронштейн; 8 – палец (стрелками обозначено направление теплового перемещения труб)

Трубы подового экрана перемещаются к фронтовой и задней стенам топки благодаря наличию прорези в косынке 3 (рис. 9.7., а) и за счет скольжения косынки по кронштейну 7 (рис. 9.7., б) при наличии зазора между трубой и обмуровкой.

Конструкция крепления труб боковых экранов НРЧ (рис. 9.7., в) позволяет панелям перемещаться в вертикальном (благодаря прорези в планке 5) и в горизонтальном (благодаря перемещению пальца 8 относительно планки) направлениях. Перемещение труб фронтового и потолочного экрана происходит в связи со скольжением косынок по пальцу – вверх у фронтового экрана (рис. 9.7., г) и в направлении фронтовой стены у потолочного экрана (рис. 9.7., г).

У всех этих креплений проверяют и восстанавливают прочность приварки деталей. Прорези в косынках и планках должны быть направлены в сторону перемещения труб, а запас хода должен быть на 5–10 мм больше теплового перемещения панели.

Панели СРЧ и ВРЧ выполнены в виде лент, поэтому их крепления более сложны. Кроме креплений описанных конструкций имеются крепления, обеспечивающие тепловые перемещения труб в вертикальном или горизонтальном направлении или в обоих одновременно.

Рис. 9.8. Типы подвижных креплений средней и верхней радиационных частей: а – крепление, обеспечивающее перемещение ленты труб в вертикальном направлении; б – крепление, обеспечивающее перемещение ленты труб в горизонтальном направлении; в – крепление, обеспечивающее перемещение труб в горизонтальном и вертикальном направлениях на стыке двух лент; 1 – труба; 2 – косынка; 3,6 и 8 – планки; 4 – кронштейн; 5 – тяга; 7 – опорная конструкция (стрелками обозначено направление теплового перемещения труб)

В вертикальном направлении перемещение обеспечивается в результате наличия прорези в кронштейне 4 (рис. 9.8., а), в горизонтальном – зазора между косынкой 2 (рис. 9.8. б) и прорези в планке 3, а в обоих направлениях – в результате специальной конструкции крепления, приведенной на рис. 9.8., в. К каждой трубе 1 приварены косынки, входящие в прорези планки 3. В косынках имеются вырезы, в которые вставляют замыкающую планку 8, привариваемую к планке 3.

Кроме проверки прочности приварки всех деталей и совпадения направления прорезей с направлением перемещения труб проверяют зазор а между планками 3 на стыке двух лент (рис. 9.8., в), так как уменьшение этого зазора может привести к защемлению лент и нарушению всех креплений блока. Обращают также внимание на зазор между косынкой и стенками прорези в планках 3 (рис. 9.8., б) крайних лент. Если во всех лентах блока этот зазор со стороны оси блока должен быть 5 мм, то в месте выхода ленты к коллектору должен быть 12 мм.

Большое значение для компенсации тепловых перемещений труб имеет их холодный натяг. В котлах ТПП-312 и ТГМП-314 холодный натяг труб осуществлен на стыке фронтового и потолочного экранов (рис. 9.9., а) и в углах опускного газохода у потолочных труб поворотной камеры (рис. 9.9., б). Холодный натяг труб фронтового экрана равен 145 мм, потолочного – 15 мм. Для перемещения труб потолочного экрана в сторону фронтовой стены котла предусмотрено 160 мм. Перемещение труб фронтового экрана вверх воспринимается компенсатором верхней части экрана.

Рис. 9.9. Холодный натяг труб: а – фронтового и потолочного экранов; б – экрана поворотной камеры

Перемещение потолочных труб поворотного газохода в сторону задней стены компенсируется холодным натягом, равным 45 мм.

Величина холодного натяга труб указывается в технической документации на котлы.

Основным методом борьбы с абразивным истиранием труб поверхностей нагрева является установка защитных накладок. С учетом местного характера абразивного износа защитные устройства устанавливаются на лобовых участках верхних труб конвективных поверхностей нагрева и на участках, расположенных в районе газовых коридоров в непосредственной близости от местных сопротивлений (рис. 9.10).

Рис. 9.10. Места наиболее интенсивного золового износа труб: а – у верхних рядов змеевиков и задней стенки конвективной шахты; б – у разделительной перегородки; в – у сужений газохода; г – под кромкой дефлектора; д – под кромкой козырька; е – около хомутика

На рис. 9.11–9.13 изображены способы установки защиты труб. Крепление индивидуальных манжет на трубах из углеродистой и низколегированной сталей можно производить электросваркой, на трубах из высоколегированных сталей – с помощью хомутов. Крепление групповых манжет производится только хомутом. Приварку и крепление хомутом следует производить только с одной из сторон, обеспечивая тем самым свободу теплового перемещения манжеты вдоль трубы.

Рис. 9.11. Установка защитных накладок на трубах, огибающих амбразуры: 1 – труба; 2 – защитная накладка

Рис. 9.12. Индивидуальные манжеты для защиты гибов труб: 1 – внешняя манжета; 2 – внутренняя манжета

Рис. 9.13. Способы крепления манжет: а – приваркой планок и крепление хомутом; б – соединительной планкой и приваркой к трубам; в – хомутом с болтом; г – приварным хомутом; д – крепление групповых манжет на гибах труб хомутом

Рис. 9.14. Сопряжение отдельных участков манжет: а – оттяжкой; б – накладкой; в – неправильное (наличие зазоров недопустимо)

Стыковку манжет на трубе выполняют оттяжкой одной из манжет (рис. 9.14, а) или накладкой (рис. 9.14, б). Оставление зазоров между соседними накладками недопустимо, так как это ведет к повышенному локальному износу трубы.

Источник