Основные требования к сталям, применяемым для изготовления барабанов котлов
2.2. Основные требования к сталям, применяемым для изготовления барабанов котлов
При выборе сталей для изготовления и ремонта элементов котлов следует исходить из условия обеспечения надежной, безопасной длительной их работы.
Конструкция, выбор металла, способ изготовления и методы эксплуатации котлов регламентированы "Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов", утвержденными Госгортехнадзором СССР, ГОСТ 3619–89 "Котлы паровые стационарные, типы и основные параметры", ГОСТ 24005–80 "Котлы стационарные с естественной циркуляцией. Общие технические требования"
Все элементы стационарных паровых котлов рассчитываются на прочность по ОСТ 108.031.02–85 "Котлы стационарные паровые и водогрейные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность".
Необходимо учитывать напряжения, возникающие при гидравлическом испытании: они не должны превышать допускаемых напряжений при температуре 20 ºС более чем на 25%.
Как исключение допускается применение материалов для работы с параметрами, превышающими установленные для них правилами по котлам, а также других материалов, которые не указаны в правилах по котлам. Для этого необходимо иметь разрешение министерства, в ведении которого находится проектная организация, на основании положительных заключений специализированных организаций по металловедению, сварке и котлостроению, и по согласованию с Госгортехнадзором СССР.
Качество и свойства материалов и полуфабрикатов должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов, что должно быть подтверждено сертификатами заводов–поставщиков.
В сертификате указывается также режим термической обработки, которой был подвергнут полуфабрикат на заводе–поставщике. ,.•■:-■ ...... }
Рекомендуемые материалы
При отсутствии сертификатов следует провести необходимые испытания в объеме, который позволил бы установить полное соответствие применяемых материалов требованиям стандартов и техническим условиям на заводе–изготовителе котлов.
Основным условием, от которого зависит выбор сорта стали и допускаемых напряжений, является рабочая температура металла, Работа металла при высоком давлении и высоких температурах определяется в первую очередь такими условиями: температурой металла в рабочем состоянии, действующими в нем напряжениями, заданным сроком службы.
Если сталь предназначается для работы при высоких
температурах, вызывающих ползучесть, то должны быть
предъявлены опытные данные для установления значений
предела длительной прочности (для 100 и 10 тыс., ч) и условного предела ползучести при соответствующих температурах, включая температуры, для которых сталь рекомендуется.
Листовая сталь, применяемая для изготовления и ремонта элементов котлов, работающих под давлением, выплавляется мартеновским способом или в электропечах. Допускается также применение стали, выплавленной кислородно–конвертерным способом, при условии, что ее качество не
ниже качества стали, выплавленной мартеновским способом.
В стандартах и технических условиях также содержатся
требования к химическому составу, механическим свойствам, структуре, способу производства и режимам термической обработки котельных листов. . , ..
Для котлостроения (по ГОСТ 5520–79) поставляется листовая горячекатаная углеродистая, низколегированная и легированная сталь толщиной от 4 до 160 мм. Этим стандартом предусматривается поставка выплавляемых в мартеновских печах:
1) углеродистых сталей 12К, 16К, 18К, 15К, 20К и 22К (буква К указывает их основное назначение – котельные листы, числа 12, 15 и т.д. показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента);
2) низколегированных и легированных сталей 16ГС, 0912С, 10Г2С1, 09Г2СД, 10Г2С1Д, 17ГС и 17Г1С, 12ХМ, 10Х2М и 12Х1МФ.
Листы из сталей 15К и 20К поставляются толщиной от 4 до 60 мм, 22К – от 25 до 115 мм; сталей 09Г2С, 16ГС и 09Г2СД – от 4 до 160 мм, 10Г2С1 и 10Г2С1Д — от 4 до 100 мм.
Листы из сталей 15К и 20К поставляются без нормализации, из сталей 12К, 16К, 18К – в нормализованном состоянии, а из стали марок 12ХМ, 10Х2М, 12Х1МФ – термически обработанными.
Листы из стали 161НМА толщиной 115 мм поставляются по специальным техническим условиям. После прокатки или огневой обрезки кромок листы из этой стали подвергаются высокому отпуску. Листы проходят дефектоскопический контроль на сплошность.
Механические свойства листов установлены в зависимости от их толщины – чем толще лист, тем медленнее происходит его охлаждение после прокатки и при термической обработке и тем труднее, поэтому при одном и том же химическом составе обеспечить высокий предел текучести. Требования по относительному удлинению к листам установлены в зависимости от предела прочности: чем он меньше, тем выше должна быть пластичность.
В углеродистых и низколегированных стальных листах для обеспечения хорошей свариваемости стандартом ограничено содержание хрома, никеля и меди – не более 0,3 % каждого, а мышьяка – не более 0,08 %.
В соответствии с ГОСТ 5520–79 листы подвергаются контролю микроструктуры на травленых темплетах или на изломах.
В микроструктуре стали не должно быть видимых без применения увеличительных приборов расслоений, скопления раскатанных пузырей, шлаковых включений, флокенов. Допускаются отдельные волосовины длиной не более 15 мм. В изломах допускаются расслоения, общая длина которых не превышает 20 мм.
На поверхности котельных стальных листов не допускаются трещины, плены, раскатанные пузыри и загрязнения, раковины, вдавы, вкатанная окалина.
Местные незначительные дефекты (отдельные забоины, риски, царапины, рябизна, отпечатки) на поверхности листов допускаются без зачистки, если глубина их залегания не выводит толщину листа за предельные отклонения, а также допускается тонкий слой окалины, не препятствующий выявлению поверхностных дефектов.
На листах толщиной 15 мм и более допускается удаление поверхностных дефектов и последующая заварка этих участков. Поверхностные дефекты удаляются пологой вырубкой или зачисткой абразивным инструментом на глубину, не выводящую размеры листов за предельные отклонения по толщине.
Допустимая глубина завариваемых дефектных участков для листов толщиной от 15 до 120 мм должна быть не более 25 % номинальной толщины листа, для листов свыше 120 мм — не более 30 мм. Суммарная площадь завариваемых участков не должна превышать 1 % площади листа, а площадь отдельного дефектного участка должна быть не более 25 см2 баз развала после удаления дефекта.
На обрезанных кромках листов не должно быть расслоений, трещин–расщеплений, следов усадочной раковины, рыхлости, пузырей–вздутий и. раскатанных загрязнений.
Допускаются отдельные раскатанные пузыри, если они расположены нескученно и длина каждого не превышает 20 мм, а глубина 2 мм.
По размерам, предельным отклонениям и другим требованиям сталь должна соответствовать ГОСТ 19903–74.
Стандартом регламентирована также маркировка листов. Например, лист из стали марки 16ГС, нормальной плоскостности, нормальной точности прокатки, размером 20×2000×6000 мм, категории 3 обозначается следующим образом:
Наиболее распространенным материалом для изготовления барабанов и корпусов котлов низкого и среднего давления являются технологичные и пластичные углеродистые стали.
Барабаны котлов типа Е (ДЕ) паропроизводительностью от 4 до 25 т/ч с абсолютным давлением 1,4 и 2,4 МПа изготавливаются из стали 16ГС и имеют толщину стенки 13 и 22 мм.
Барабаны котлов изготавливают из стальных котельных листов путем вальцовки обечаек или штамповки полуобечаек с последующей их сваркой продольными и кольцевыми швами.
Бесплатная лекция: "Управленческие способности" также доступна.
Продольные швы сваривают электрошлаковой и автоматической многослойной сваркой под флюсом, кольцевые – преимущественно автоматической многослойной сваркой.
Днище штампуют и приваривают автоматической сваркой под флюсом.
Котельные стали для изготовления барабанов должны хорошо свариваться и допускать пластическое деформирование в процессе штамповки и вальцовки.
В настоящее время барабаны стационарных паровых котлов с номинальным рабочим давлением насыщенного пара от 1 до 16,5 МПа изготавливают в соответствии с общими техническими условиями по ОСТ 24.030.59–74 "Барабаны сварные стационарных паровых котлов". Согласно этому стандарту барабаны могут изготавливаться с приварными или вваренными штуцерами, а также с отверстиями для приварки или вальцовки труб.
При приемке новых котлов необходимо производить тщательную проверку состояния поверхности барабанов путем визуального осмотра и применения современных средств дефектоскопии.
Котельные связи и анкеры изготавливают из прутковой стали ВСт2сп2 и ВСтЗсп5 (по ГОСТ 380–71) и из стали 20 (по ГОСТ 1050–74).
