Ремонт барабанов паровых котлов

Ремонт барабанов котлов низкого и среднего давления

§ 12. Основные повреждения и их причины

На давно построенных электростанциях и в промышленных котельных находится большое количество паровых котлов низкого и среднего давления, которые эксплуатируются более 40 лет. С течением времени барабаны этих котлов изнашиваются и при отсутствии надлежащего ремонта становятся менее надежными или вовсе непригодными к эксплуатации. Нередко дефекты в барабанах появляются и в современных котлах. Известны случаи, когда трещины в барабанах котлов низкого и среднего давления появлялись через 5—7 лет после ввода котла в эксплуатацию.

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

Трещины в металле барабана появляются в результате:
1) дефектов и пороков 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 действия котловой воды.

Чаще всего повреждения барабанов возникают в результате совместного действия нескольких причин. Влияние первых двух причин на появление трещин рассмотрено в предыдущей главе. 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 его прогиб и искажение правильной цилиндрической формы. Значительная разница в температуре находящихся рядом элементов барабана вызывает появление местных термических напряжений, которые также приводят к короблению металла и появлению трещин в нем. Термические напряжения могут значительно превосходить величину механических напряжений.

Причинами термических напряжений могут быть:
ввод в барабан питательной воды, температура которой ниже температуры котловой воды, без специальных защитных устройств;
неравномерное питание котла холодной водой;
слабое перемешивание котловой воды с холодной питательной водой и застой циркуляции в нижних барабанах некоторых водотрубных котлов и в нижних слоях жаротрубных котлов;
пропуск пара из паропровода в отключенный котел и неотключение от паропровода котла с потушенной или слабо форсируемой топкой.

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.

Пороки структуры, дефекты и перенапряжения в стали, допущенные при выплавке металла и изготовлении барабанов и не выявленные в первые годы эксплуатации котла, не являются опасными. Однако при появлении механических и термических перенапряжений и химических воздействий наличие первоначальных дефектов может ускорить появление повреждений.

• Нарушения прочности и плотности заклепочных швов
• Трещины в сварных швах
• Трещины в отбортовках днищ
• Повреждения стенок трубных отверстий и лючковых затворов
• Коррозионные разъедания

Источник

Ремонт барабанов котлов высокого давления

В процессе эксплуатации барабанов котлов высокого дав­ления регулярно проводится контроль их металла. При контроле иногда обнаруживают дефекты листа днищ или обечаек барабанов, обусловленные качест­вом металла, дефекты котельного производства или дефек­ты, возникшие при эксплуатации или ремонте.

К числу металлургических дефектов относятся расслое­ния в листах, выходящие на поверхность листа, на поверх­ность трубных отверстий или кромку лазового отверстия.

Вследствиеналичия остаточных напряжений в процессе эксплуатации могут возникать трещины в сварных соединениях и около­шовной зоне. Такие трещины наблюдаются около мест при­варки кронштейнов крепления внутрибарабанных устройств, около швов приварки лапы затвора лаза на внутренней поверхности днища и кольцевые трещины около шва при­варки кольца укрепления кромки лаза. Обнаруживаются также дефекты в основных продольных стыковых и коль­цевых швах: трещины в наплавленном металле и около­шовной зоне, непровары, поры, шлаковые включения и др.

Остаточные напряжения, не снятые термической обра­боткой после штамповки днищ, могут послужить причиной появления трещин на их внутренней поверхности в местах отбортовки.

Вследствие стояночной коррозии, работы на недеаэрированной или плохо деаэрированной воде появляются корро­зионные язвы, цепочки язв и раковины на внутренней по­верхности обечаек и днищ, а также на поверхности отвер­стий и лаза. Около отверстий в основном в пределах водяного объема обнаруживают трещины, располагающие­ся преимущественно радиально или вдоль оси барабана. Эти трещины возникают из-за термических напряжений. Они могут быть скрыты под трубами при вальцовке труб в барабане. Такие трещины могут возни­кать и на развальцованных участках труб. Дефекты (трещины, язвы и др.) могут быть также обнаружены на приварных штуцерах или в их околошовных зонах.

В большинстве случаев трещины на поверхности корпуса, трубных отверстий и штуцеров барабанов имеют глубину 1–6 мм,поэтому для их удаления снимают поверхностный слой ме­талла толщиной 2–8 мм.Наплавку после снятия такого слоя не производят, поскольку прочность барабана не снижается. Слой металла снимают шлифовальной машиной с абразивным кругом зернистостью 50 мкм.

Трещины глубиной более 6 ммна поверхности барабана уда­ляют вырубкой пневматическим зубилом с последующей зачист­кой абразивным кругом, а на поверхности трубных отверстий – расточкой или рассверливанием. Для ускорения процесса выбор­ки трещин применяют специальные станки, рабочим инструментом которых является фреза.

Чистота поверхности после выборки трещин в трубных отвер­стиях должна быть не ниже 4-го класса, остальных поверхно­стей – не ниже 3-го класса. Снятие слоя металла и выведение трещин огневым способом запрещаются.

При работе шлифовальным кругом нельзя допускать значительного нагрева металла во избежание местных перегревов и появления дополнительных напряжений. В необходимых случа­ях производят охлаждение водой.

Места выборки трещин должны иметь плавные переходы, без острых углов и заусенцев. Кромки всех трубных отверстий (имев­ших трещины и не имевших их) закругляют с внутренней сторо­ны барабана абразивным кругом; радиус закругления 7–10 мм. Это уменьшает концентрацию напряжений на кромках трубных отверстий и вероятность появления трещин.

Трубные отверстия растачивают уступами, стре­мясь к минимальному удалению металла. С внутренней стороны барабана трещины в стенках трубных отверстий обычно имеют большую глубину, поэтому расточка выполняется большего диа­метра. Если в противоположном конце отверстия трещин нет, это место не растачивают.

В процессе удаления трещин производят повторную магнит­опорошковую дефектоскопию. После удаления всех дефектов определяют глубину сня­тия металла или расточки отверстий и производят поверочный расчет тех элементов, у которых толщина снятого слоя могла уменьшить прочность сверх допустимого предела. В этом случае элементы усиливают наплавкой. Если снятие слоя металла при­водит к ослаблению барабана, а наплавка невозможна, снижают рабочее давление котла.

Места сварки, наплавки и прилегающие к ним поверхности основного металла шириной не менее 10 ммзачищают абразив­ным кругом до металлического блеска и проверяют магнитопорошковой дефектоскопией на отсутствие трещин. Производить сварку и заплавлять невыведенные до конца трещины запрещается. Подготовку поверхности под сварку и наплавку проверяет руководитель работ совместно с представителем эксплуатирующей организации.

На внутреннюю поверхность ба­рабана металл наплавляют толщи­ной не более 15 ммс предваритель­ным и сопутствующим подогревом места наплавки до температуры 150–200 °С. Зона подогрева должна быть больше зоны наплавки на 150 ммс каждой стороны. Температуру металла при подогреве кон­тролируют термопарами, приварен­ными по границам зоны подогрева.

При однослойной наплавке ва­лики располагают перпендикулярно продольной оси барабана. Каждый последующий валик накладывают так, чтобы он пере­крывал 1/3 ширины предыдущего валика. При многослойной на­плавке чередуют слои, накладывая их перпендикулярно оси ба­рабана и параллельно ей. Валики каждого слоя должны пере­крывать предыдущие на 1/3 ширины.

Многослойную наплавку ведут до получения толщины стенки барабана, превышающей номинальную на 3–5 мм.Объем на­плавленного металла не должен превышать 400 см 3 на 1 м 2 внутренней поверхности барабана. При необходимости произвес­ти наплавку большего объема металла вопрос решают с участием представителей завода-изготовителя.

Если наплавку производят в местах установки внутрибарабанных устройств, одновременно с наплавкой к барабану прива­ривают кронштейны, служащие для крепления этих устройств. После сварочных и наплавочных работ на барабанах котлов вы­сокого давления обязательно проводится термообработка.

Всю поверхность вновь наплавленного металла и околошов­ную зону шириной в каждую сторону не менее 20 ммзачищают абразивным кругом до металлического блеска и вновь проверяют магнитной дефектоскопией на отсутствие трещин. Места наплав­ки металла на корпус барабана дополнительно проверяют ульт­развуковой дефектоскопией.

После окончания ремонта барабана составляют подробный формуляр, в котором отмечают места и величину выборки метал­ла, сварки и наплавки, фамилии сварщиков. К формуляру прила­гают эскизы мест сварки и наплавки с кратким описанием режи­ма сварочных работ и порядка наложения швов.

На отремонтированном барабане не должно быть трещин, непроваров, шлаковых включений (если они расположены цепоч­кой и имеют суммарную протяженность более 20 ммна 100 ммдлины шва), газовых пор в виде сплошной сетки, скопления газо­вых пор в отдельных участках шва (более 5 на 1 см 2 площади шва или наплавки), отдельных шлаковых включений или пор размером более 3 мм. На поверхности барабана не должно быть резких переходов и острых углов, чистота поверхности должна соответствовать требуемой.

После осмотра и контроля барабана составляют акт, который предъявляют инспектору Ростехнадзора. Затем производят гидравлическое испытание котла. Все отремонтированные места опять осматривают, а места наплавок на корпус барабана до­полнительно контролируют методом ультразвуковой дефектоско­пии. После этого производят сборку деталей в барабане.

При выполнении работ внутри барабанов строго соблюдают правила техники безопасности. Работы выполняют только лица, прошедшие проверку знаний этих правил, а также инструктаж перед на­чалом работ и на рабочем месте.

Шлифовальный круг должен быть защищен кожухом. При обработке трубных отверстий и штуцеров пневматическую шли­фовальную машину включают после ввода шлифовального круга в отверстие, а выключают до вывода из отверстия. Работу с аб­разивным инструментом производят в респираторах и защитных очках.

При работе внутри барабанов принимают меры против попада­ния в трубы посторонних предметов (болтов, гаек, инструментов, электродов, рукавиц). Нижнюю часть барабана закрывают резино­выми ковриками. Нельзя пользоваться трубами для складывания инструментов, материалов и других предметов. Если, несмотря на принимаемые меры, в трубу попал посторонний предмет, эту трубу отмечают и сообщают о случившемся бригадиру или мастеру.

Если посторонний предмет не удается извлечь из трубы с по­мощью троса, шланга или струи воды, а металлические предме­ты — с помощью магнита, опускаемого в трубу на веревке или тро­се, то ее необходимо разрезать, посторонние предметы удалить и после этого заварить трубу.

Дата добавления: 2014-12-16 ; просмотров: 3803 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Повреждения и ремонт барабанов котлов низкого

Урок №8

и среднего давлений

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, нарушение целостности 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, которые появляются в металле барабана в результате:

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

· перенапряжений металла, допущенных при изготовлении котла;

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

· 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 проводят к короблению металла и появлению в нем трещин.

Читайте также:  Ремонт чиллера blue box

Состояние металла барабанов котлов среднего и низкого давлений проверяют внешним осмотром при проведении ежегодных внутренних осмотров котлов администрацией предприятий и периодических освидетельствования 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 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 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 образуются сквозное отверстие, а глубина трещины, определена на пробке, не характеризует оставшиеся участки 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 через 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 варкой заплат, заменой обечаек, штуцеров или других элементов. При оставшейся в месте выборки толщине стенки менее 3 мм наплавка неприемлема.

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 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 трещин производят между сверлениями по их границам.

Разделка кромок должна обеспечивать качественное выполнение сварного шва при минимальном объеме направленного металла с тем, чтобы после сварки иметь возможно меньше внутренние напряжения, называемые 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, часть трубной решетки вырезают и на этом месте устанавливают заплату, в которой затем сверлят трубные отверстия. Наименьшая ширина принимается 100-150мм.

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

Заплаты подгоняют по радиусу барабана и размерам вырезанного отверстия. Их устанавливают встык без прихваток. Размер зазора в месте, с которого начинается приварка заплаты, принимают большим по сравнению с другими местами.

Контрольные вопросы.

1) Для каких целей применяют дистанционирующие устройства в пароперегревателях?

2) Назовите типичные повреждения барабанов котлов?

3) Каким способом проверяют состояние металла барабанов котлов?

4) Какое химическое воздействие оказывает на металл агрессивная котловая вода?

5) Составить технологическую карту ремонта котлов низкого и среднего давлений?

Источник