Ремонт поверхности нагрева паровых котлов

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

Повреждения трубной системы. Существуют четыре вида повреждений системы котла:

1. Увеличение диаметра труб – диаметр кипятильных и экранных труб увеличивается в результате их перегрева при нарушении циркуляции котловой воды или отложения на их внутренней поверхности накипи или шлама. При замедлении циркуляции воды, в трубе образуется паровой мешок. Коэффициент отдачи тепла от пара к стенке значительно ниже, чем от воды к стенке. При полном прекращении циркуляции воды труба разрывается. В змеевиках пароперегревателя диаметр может увеличиваться из-за засорения, уменьшения скорости движения пара, местного повышения температуры газов перед пароперегревателем, при нарушении топочного режима, отложений накипи при забрасывании воды в пароперегреватель.

2. Износ (истирание) стенок труб. При увеличенных скоростях запыленного газового потока (особенно при сжигании твердого топлива с высокой зольностью) стенки труб подвергаются абразивному истиранию и становятся тоньше. Наибольший износ происходит в местах увеличения скорости, изменения потока газов, в местах завихрений, в которых увеличивается концентрация золы, а также более интенсивно подвергаются износу креплению труб, манжет, крючков, хомутов, трубы экранов, огибающие амбразуры (горелок), через которые выходит с большой скоростью поток угольной пыли. Стенки труб изнашиваются также от струй пара из обдувочных аппаратов. Низкотемпературные поверхности нагрева (экономайзер, воздухоподогреватель) изнашиваются от воздействия дроби (отчистки). Для определения истирания используются ультразвуковые толщеномеры.

3. Коробление и изгиб труб и змеевиков. Процессе эксплуатации экранные трубы изгибаются и выступают из общего ряда. Причиной этого является зажатие камер нижних барабанов или отдельных труб при проходе через обмуровку из-за недостаточного зазора для термического расширения. Змеевики пароперегревателя коробятся с большей степенью, чем отдельные трубы. В следствии обгорания и обрыва подвесок, выпадения дистанционных гребенок (распорок между рядами)коробление змеевиков происходит также из-за неравномерного натяга при их установке. Змеевики труб экономайзера коробятся и выступают из общего ряда в меньшей степени, чем змеевики пароперегревателя. Причинами коробления могут быть недостаточная жесткость и смещение опор, обрывы подвесок.

4. Коррозионные разъедания поверхности труб. На наружной и внутренней поверхности труб в результате коррозионных процессов появляются оспенный, язвенный, и раковинный, которые могут превратиться в свищи. Наружное разъедание обнаруживают при осмотре труб после их отчистки от шлака. Чтобы проверить коррозии на внутренней поверхности, вырезают участки труб и сдают в металлолабораторию. Свищи в сварных швах обнаруживаются во время эксплуатации. При гидравлическом испытании перед ремонтом отмечают места течи. Главными причинами образования свищей являются дефекты сварки (трещины, непроварены, шлаковые включения, смещения труб).

Изготовление трубных элементов котла.

Устройство плаза. Для изготовления труб и змеевиков пользуются чертежом, на котором приведены длины прямых участков, радиусы, углы изгибов и другие данные, которые определяют форму и размеры элемента. Однако чертеж применяют при небольшом количестве изготавливаемых элементов. При изготовлении змеевиков сложной формы и большого количества значительных габаритов, используют плаз. Он представляет собой металлический лист, на котором вычерчены натуральные величины, изготавливаемых труб и змеевиков, а также элементы котла, к которым они крепятся. На плазу также привариваю планки, ограничивающие дуги, ограничители концевые, которые служат для точного направления труб при их укладывании на плаз и ограничении габаритов, изготавливаемых элементов. Для разметки трубы под гнутье, откладывают длину прямого участка, а затем длину гнутого участка, которая определяется по формуле L=0,0175∙α∙R, где α – угол изгиба в градусах, а R – радиус гнутья в миллиметрах. Если на трубе должно быть два гнутых участка, то откладывают их длины, затем длину прямого участка между ними.

Сборка и классиферка труб и змеевиков

Перед проверкой гнутых труб по чертежам и при вычерчивании труб на плазу, убеждаются в правильности расположения элементов котла, к которым крепятся трубы. Изготовленные и обрезанные трубы укладываются на плаз, подгоняют их углы загиба и длины до точного совпадения с размеченными линиями на плазу. Далее проверяют наружные диаметры и толщину стыкуемых труб. При наличии разницы более одного миллиметра, раздают конец трубы меньшего диаметра. Трубы, диаметром до 83 мм и толщиной стенки до 6мм (экранные трубы) можно раздавать холодным способом, если нужно увеличить диаметр не более, чем на 3%. В остальных случаях нагревом до 900°С. Разность толщин труб должна быть не более 15% от средней толщины труб, а при изготовлении труб пароперегревателей не более 5%. Расстояния от шва до начала закругления трубы берут не менее 50мм для котлов с давлением до 6Мпа и 70мм для котлов свыше 6Мпа. Расстояние между соседними стыками должно быть не менее 150мм. Окончив проверку на плазу, производят прихватку труб, а затем сварку всех участков. Сваренные трубные элементы устанавливают для проверки на плаз. Смещение стенок может быть не более 0,5мм. Отклонение осей труб не более 1мм в расстоянии или на длине 200мм.

Ремонт поверхностей нагрева на месте монтажа

Работы по устранению небольших повреждений элементов поверхностей нагрева производят на месте установки без их демонтажа. Покоробленные участки трубы подбивают и рихтуют на вторых участках. В тех случаях, когда смещение или прогиб труб меняет шаг или выводит их из плоскости ряда более, чем на 10мм, небольшие смещения или прогибы возмещают без нагрева. Места искривленных или значительно деформированных труб перед правкой нагревают до 1050°С. Трубы правят в интервале температур 1050-750°. При остывании больше нижнего предела, повторно нагревают. Подгибку углеродистых труб пароперегревателей при радиусе подгибки равным трем диаметрам трубы и более, можно производить как в горячем, так и в холодном состоянии. При подгибке на больший угол и размер, нагревают участок труб до 1100-1150°С, выдерживают при этой температуре не более одной минуты, затем медленно охлаждают. Нижний предел температуры не допускается ниже 950°С при подгибке. Иногда требуется раздвижка труб, которая осуществляется с помощью винтовых приспособлений. Рихтовку труб производят также с помощью реечного домкрата. Домкрат закрепляют на трубе, которая подвешивается на соседних исправных трубах. Труба на которой закрепляется домкрат входят проушины двух скоб, которые с помощью прутка закрепляются на трубы, не требующие рихтовки. При вращении рукоятки домкрата покоробленные трубы вводятся в общий ряд.

Замена поверхностей нагрева, которые нельзя отремонтировать, удаляют и заменяют новыми или отремонтированными. Их вырезают с помощью абразивных дисков. При разметке трубы для обрезки, соблюдают следующие условия:

1. В месте реза труба не должна иметь дефектов.

2. Должна быть обеспечена возможность заварки стыка с обеих сторон.

3. Расстояние сварного шва до изгиба трубы не менее 70мм, а между соседними сварными стыками — 150мм.

Особенности ремонта мембранных поверхностей.

Замену участка труб мембранной панели производят по следующей технологии: после определения длины заменяемого участка, по его углам плавника просверливают четыре отверстия диаметром 10мм. Общая длина вырезаемых участков должна быть не менее 500мм. Плавники разрезают вдоль дефектного участка. Вставку устанавливают с зазором между концами труб с одной стороны 1,5+/-0,5мм, с другой стороны – 1+/-0,5мм и закрепляют, стык с большим зазором сваривают в первую очередь. Также приводят стыковку, прихватку и сварку. В образовавшиеся технологические окна в районе стыков вваривают подогнанные пластины.

Гидравлические испытания

После установки труб, производят их гидравлические испытания. Для этого устанавливают заглушки, трубу или змеевик заполняют водой и гидравлическим насосом создают давление. Трубы на высокое давление 10-15МПа испытывают на давление 1,25*P_раб. Трубы давление до 6Мпа испытывают двойным давлением. После испытания воду из труб удаляют продувкой сжатым воздухом.

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