Наблюдение и контроль за состоянием металла барабанов паровых котлов

2.6. 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 котлоагре­гатов 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 внутри­барабанные 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 200×200 мм на каж­дом листе обечайки; все внутренние поверхности обоих днищ и их лазовых отверстий; не менее 15 % наружной по­верхности днищ (сектор в 60º 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.

Рекомендуемые материалы

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:

1) 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

2) 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. д. 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.

Рекомендуем посмотреть лекцию "24 Аппаратура инструментальной системы посадки сп-50 и ils".

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.