Технология ремонта барабанов котлов

Обновлено: 29.04.2024

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:

1, 2, 3, 4, 5, 6 – очередность заварки швов

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.

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.

Технология ремонта барабанов котлов

ТИПОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА РЕМОНТ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

УТВЕРЖДЕНЫ Госгортехнадзором России 04.07.94 г.

Типовые технические условия на ремонт паровых и водогрейных котлов промышленной энергетики разработаны в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов и нормативно-технической документацией, согласованной с Госгортехнадзором России, на основании Технического задания "ДИЭКС", согласованного с Госгортехнадзором России 15.04.93 г.

Технические условия распространяются на операции по ремонту элементов, работающих под давлением, паровых котлов, котлов-утилизаторов (в том числе газо- и жаротрубных) и энерготехнологических агрегатов с избыточным давлением свыше 0,07 МПа до 4,0 МПа и водогрейных котлов с температурой нагрева воды свыше 115°С, используемых в промышленной энергетике и отопительных котельных.

Технические условия определяют необходимый объем, технологию и организацию работ по ремонту элементов котлов и включают только технические требования и основные технологические приемы ремонта наиболее часто встречающихся повреждений котлов.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Типовые технические условия на ремонт паровых и водогрейных котлов промышленной энергетики (ТУ) разработаны в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов (далее - Правила по котлам) и нормативно-технической документацией, согласованной с Госгортехнадзором России, на основании Технического задания "ДИЭКС", согласованного с Госгортехнадзором России 15.04.93 г.

1.2. Технические условия распространяются на операции по ремонту элементов, работающих под давлением, паровых котлов, котлов-утилизаторов (в том числе газо- и жаротрубных) и энерготехнологических агрегатов (ЭТА) с давлением свыше 0,07 МПа до 4,0 МПа и водогрейных котлов с температурой нагрева воды свыше 115°С, используемых в промышленной энергетике и отопительных котельных.

1.3. Технические условия определяют необходимый объем, технологию и организацию работ по ремонту элементов котлов.

Настоящие ТУ включают только технические требования и основные технологические приемы ремонта наиболее часто встречающихся повреждений котлов.

1.4. Необходимость и объем ремонтных работ определяются владельцем котлов по результатам технического освидетельствования и диагностирования, выполненных согласно требованиям Правил по котлам, Методических указаний Госгортехнадзора и Положения о системе технического диагностирования паровых и водогрейных котлов промышленной энергетики.

1.5. До начала ремонтных работ на основании требований и указаний настоящих ТУ и чертежей на котел ремонтная организация должна разработать технологическую документацию на ремонт (включая подготовку места ремонта под сварку или наплавку).

1.6. Ответственность за полноту выполненных работ, качество ремонта несет организация или лицо, проводившие ремонт.

2. ОСНОВНЫЕ И СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Для ремонта паровых и водогрейных котлов и их деталей, работающих под давлением, должны применяться основные материалы в соответствии с Правилами по котлам, указанные в табл.1-4 приложения 1, и сварочные материалы, указанные в таблице приложения 2.

2.2. Используемые для ремонта материалы и полуфабрикаты должны иметь сертификаты, подтверждающие соответствие их стандартам. Материалы и полуфабрикаты должны иметь соответствующую маркировку. При отсутствии сертификата или маркировки следует провести необходимые испытания в соответствии с нормативно-технической документацией (НТД).

2.3. Используемые для ремонта электроды должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9466, ГОСТ 9467 и ГОСТ 10052. Контроль качества присадочных материалов должен осуществляться в соответствии с технической документацией на их изготовление.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ, ПЕРСОНАЛУ, СРЕДСТВАМ И ОБЪЕКТУ РЕМОНТНЫХ ОПЕРАЦИЙ

3.1. Организация проведения ремонтных работ возлагается на владельца котла.

3.2. Работы по ремонту котла, сдача-приемка котла после ремонта владельцу должны выполняться специализированной организацией, для которой такой вид деятельности предусмотрен уставом и которая располагает необходимым оборудованием и материалами, НТД на ремонт и контроль качества, обученными и аттестованными в установленном порядке специалистами и персоналом.

3.3. Ремонтная организация (предприятие), выполняющая ремонт, должна получить разрешение (лицензию) на проведение указанных работ в органе госгортехнадзора в установленном порядке*.

* В настоящее время на проведение ремонтных работ лицензия не требуется.

3.4. К сварочным работам по ремонту котла, включая прихватку и наплавку, допускаются сварщики, аттестованные в соответствии с Правилами аттестации сварщиков**, утвержденныМИ Госгортехнадзором России, и имеющие удостоверение сварщика установленного образца. При этом сварщики могут быть допущены к тем видам работ, которые указаны в удостоверении.

3.5. Специалисты неразрушающего контроля, проверяющие качество сварных соединений и наплавок должны быть аттестованы в соответствии с Правилами аттестации специалистов неразрушающего контроля***.

3.6. Специалисты по ремонту котлов должны пройти проверку знаний Правил по котлам, настоящих ТУ, норм и инструкций, регламентирующих выполнение работ и контроль качества в порядке, установленном Госгортехнадзором России.

3.7. Слесари, выполняющие ремонтные работы, должны иметь квалификацию не ниже 4-го разряда и практические навыки по ремонту котлов.

3.8. По каждому ремонтируемому котлу до начала ремонтных работ составляются:

акт о техническом состоянии котла до ремонта;

проект организации работ и технологические указания по проведению сварочных работ;

спецификация на оборудование, запасные элементы, инструмент, оснастку, такелажные приспособления.

3.9. Если в процессе ремонта будут выявлены дополнительные дефекты, то на них также составляется акт.

3.10. При проведении ремонтных работ может применяться ручная электродуговая, аргонодуговая, механизированная в СО и газовая сварка.

Технология сварки и наплавки, применяемая при ремонте котлов, должна быть аттестована в соответствии с Правилами по котлам. Сварочные работы должны проводиться при положительной температуре окружающего воздуха. Допускается выполнять сварку в условиях отрицательной температуры при соблюдении требований НТД (ПТД) и создании необходимых условий для сварщиков (защита от ветра, дождя, снегопада).

3.11. Для своевременного и качественного ремонта котлов должны быть заранее изготовлены запасные части по требуемой номенклатуре: трубы, фланцы, пробки, патрубки, заготовки для заплат и т.п., а также необходимое количество соответствующих электродов, имеющих паспорт, согласно приложению 2.

3.12. Подробное описание проведенных ремонтных работ должно быть зафиксировано в ремонтном журнале в соответствии со ст.9.5.2 Правил по котлам. Запись делается за подписью лица, ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию котла. В частности, должны быть зафиксированы сведения об объеме выполненных работ по очистке котла и замене элементов котла, а также сведения о способах и размерах выборки недопустимых дефектов (коррозионных поражений, трещин и т.п.), примененных материалах и электродах, технологии сварки и сведения о сварщиках, о методах, объемах и результатах контроля.

4. РЕМОНТ БАРАБАНОВ, КОЛЛЕКТОРОВ, КОРПУСОВ, КАМЕР, ЖАРОВЫХ ТРУБ КОТЛОВ

* В настоящее время действуют Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды (РД 10-249-98), утвержденные постановлением Госгортехнадзора России от 25.08.98 N 50, с Изменением N 1 [РДИ 10-413(249)-01], утвержденным постановлением Госгортехнадзора России от 13.07.01 N 31.

4.2. Более глубокие разъедания на значительной поверхности устраняют вырезкой дефектных участков и вваркой заплат, заменой обечаек, штуцеров или других элементов.

4.3. На котлах типа ДКВР, ДЕ, КЕ коррозионные разъедания стенок барабанов допускаются без ремонта при глубине до 10% от толщины стенки при условии тщательного контроля за развитием коррозионных повреждений.

4.4. Трещины глубиной до толщины стенки барабана ремонтируют как поверхностные, а большей глубины - как сквозные.

4.5. Границы трещин определяются магнитной (МПД) или цветной (ЦД) дефектоскопией. По границам трещин наносят керны и производят сверление на расстоянии 10-30 мм от них для предупреждения распространения их в длину. Сверления должны выполняться последовательно сверлами нескольких диаметров, начиная с диаметра 4-5 мм, с рассверливанием их уступами, с тем чтобы обеспечить плавное раскрытие металла для заварки выборки в месте трещины.

Трещины глубиной свыше глубины стенки барабана необходимо разделывать насквозь.

4.6. Выборка трещин в корпусе котла, барабана, жаровой трубе, коллекторе должна производиться только механическим путем и иметь чашеобразную форму разделки с углом скоса 12-15°. Полнота выборки дефектного металла контролируется МПД или ЦД.

4.7. Сварочные работы на котле должны вестись под наблюдением специалиста по сварке ремонтной организации.

4.8. Перед выполнением сварочных работ на барабане, корпусе котла, жаровой трубе или коллекторе независимо от наличия удостоверения сварщик должен сварить контрольное соединение из той же стали, той же конструкции шва с применением рекомендуемых электродов и на том же режиме сварки.

Контрольное соединение должно быть проверено теми же методами, что и основные сварные соединения. Сварщик может быть допущен к выполнению сварочных работ при положительных результатах этой проверки.

4.9. Наплавка в местах выборки коррозионных поражений или трещин должна производиться на участке, выходящем за пределы зоны наплавки на 5-8 мм с каждой стороны с усилением не менее 2 мм. Усиление удаляется зашлифовкой заподлицо с основным металлом.

4.10. Заплаты необходимо устанавливать вместо удаленного металла отдулин, массовых глубоких коррозионных поражений или растрескивания металла.

Выпучины в барабанах и корпусах котлов допускаются без выправки при расположении их вне зоны сварных швов и трубных отверстий, если прогиб (высота), определенный относительно наименьшего размера их основания, не превышает 2%, но не более 1% диаметра барабана.

При большем прогибе возможность эксплуатации котла при расчетных или сниженных параметрах может быть допущена на основании заключения специализированной или экспертной организации.

4.11. Вырезка для установки заплаты должна превышать по своим размерам зону поврежденного металла в каждую сторону на 20-50 мм.

Заплата подгоняется по радиусу барабана и размерам вырезанного отверстия.

4.12. Вырезка для заплаты должна иметь форму овала или прямоугольника с плавными скруглениями углов радиусом не менее 100 мм.

4.13. Толщина листа заплаты должна быть такой же, как толщина ремонтируемого элемента.

4.14. Заплата должна устанавливаться в корпусе котла, барабане, коллекторе, жаровой трубе или газовой коробке встык.

4.15. Заготовку заплаты следует вальцевать на требуемый радиус кривизны цилиндра перед вырезкой заплаты.

4.16. Вырезка дефектного участка должна выполняться газовой или плазменной резкой. Вырезку участка корпуса или жаровой трубы производят снаружи к центру котла. После вырезки механическим способом удаляют грат и обеспечивают V-образную разделку с углом 30° и притуплением 1,0-1,5 мм.

4.17. Заплата должна устанавливаться эксцентрически с зазором в месте начала сварки большим по сравнению с другими местами.

4.18. Вварка заплаты для исключения короблений и снижения остаточных напряжений должна производиться обратноступенчатым способом.

4.19. Усиление сварного стыкового шва приварки заплаты необходимо снимать заподлицо или оставлять усиление не более 2 мм с плавным переходом.

4.20. Одиночные коррозионные язвенные поражения на корпусе жаротрубного котла при остаточной толщине стенки менее 3 мм удаляются сквозной засверловкой или фрезерованием. При диаметре до 30 мм может быть установлена сплошная круглая пробка из механически обработанного прутка. Цилиндрическая круглая пробка должна иметь плотное прилегание к отверстию, не иметь признаков расслоения металла или других видимых дефектов. Ее высота должна равняться двойной толщине стенки корпуса котла. Пробка должна выступать в обе стороны на половину толщины корпуса котла. Для сварки необходимо применять электроды диаметром до 3 мм. Сварка короткой дугой со смещением "замка" последующего слоя относительно предыдущего на 10-15 мм с зачисткой от шлака и брызг после наложения каждого слоя. Катет сварного шва должен быть не менее половины толщины стенки корпуса котла. Сварка должна осуществляться с обеих сторон (изнутри и снаружи). Металл корпуса котла по обе стороны от отверстия должен быть зачищен до металлического блеска на расстоянии не менее 20 мм от кромки отверстия.

4.21. При размере коррозионного поражения корпуса от 30 до 100 мм и остаточной толщине менее 3 мм ремонт производится установкой патрубка с заглушкой. Отверстие под патрубок выполняется сверлением с обеспечением зазора в пределах, установленных стандартом для конструктивных элементов принятого углового соединения.

Патрубок и заглушка должны быть изготовлены из материала, соответствующего металлу корпуса (барабана) котла.

4.22. Ремонт штуцеров барабанов котлов производят подваркой, бандажированием или их заменой.

4.22.1. Ремонтная подварка выполняется, когда толщина стенки штуцера после устранения дефекта окажется меньше расчетной, но будет не менее 3 мм.

4.22.2. Бандажирование производят для укрепления штуцеров, имевших ремонтные выборки дефектов. Длина бандажа вдоль образующей штуцера должна превышать длину выборки на 10-15 мм, толщина бандажа должна быть не менее толщины ремонтируемого штуцера. Бандажные втулки на ремонтируемый штуцер следует надевать горячей посадкой на штуцер или сваркой двух половин втулки, плотно прижатых к штуцеру перед сваркой.

Ремонт барабанов котлов высокого давления

В табл. 9.8. и на рис.9.31–9.38 приведены наиболее часто встречающиеся повреждения в металле барабанов, выполненных из сталей 16ГНМ, 16ГНМА и 22К.

Рис. 9.31. Трещины на поверхности обечайки, на стенках трубных отверстий и внутренней поверхности штуцера

Рис. 9.32. Трещины на стенках трубного отверстия под завальцованным концом трубы

Рис. 9.33. Трещины около швов приварки кронштейнов для крепления внутрибарабанных устройств

Рис. 9.34. Расслоения в листах

Рис. 9.35. Трещины около швов приварки лапы затвора лаза и кольца усиления лаза. Расслоение металла в отверстии лаза

Рис. 9.36. Трещины в сварных швах приварки штуцера

Рис. 9.37. Трещины в сварных швах приварки штуцера к рубашке

Рис. 9.38. Дефекты и трещины в наплавленном металле сварного шва и околошовной зоне: 1 – шлаковые включения; 2 – трещина в шве; 3 – флюсовое включение; 4 – трещина в околошовной зоне; 5 – несплавление кромок; 6 – непровар

Трещины на поверхности отверстий под вальцовочными соединениями (см. рис. 9.32).

Трещины около швов приварки кронштейнов крепления внутрибарабанных устройств (см. рис. 9.33).

Расслоения в листах, как выходящие, так и не выходящие на поверхность барабана и отверстий. Язвины, цепочки язвин и раковины на наружной и внутренней поверхности обечаек и поверхности отверстий (см. рис. 9.34).

Трещины на внутренней поверхности в местах отбортовки штампованных днищ

Расслоения металла, в том числе выходящие на поверхности днища и отверстия лаза

Трещины на поверхности отверстия лаза

Язвины, цепочки язвин и раковины на наружной и внутренней поверхностях днищ и отверстия лаза

Трещины в сварных швах приварки штуцера к барабану (см. рис. 9.36)

Трещины в сварных швах приварки ранее завальцованных труб

Трещины в сварных швах приварки штуцера к рубашке (см. рис. 9.37)

Язвины и цепочки язвин на наружной и внутренней поверхностях штуцеров

Обследование и определение объема и методов контроля металла барабанов производят в соответствии с «Основными положениями по ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводов тепловых электростанций, ОП № 501 ЦД-75» (СПО Союзтехэнерго, 1978) и ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод».

Обследование металла барабанов производят:

один раз в три-четыре года в период капитального ремонта котла;
один раз в два года в период среднего ремонта при выполнении наплавочных и приварочных работ в предыдущие ремонты.

Демонтаж внутрибарабанных устройств производят газовой резкой таким образом, чтобы длина оставшейся части кронштейна была не менее 15 мм. Последующую приварку внутрибарабанных устройств производят к этим участкам кронштейнов.

При первом обследовании барабана кромки трубных отверстий с внутренней стороны должны быть скруглены с радиусом скругления 5–7 мм (рис. 9.39).

Рис. 9.39. Выборка трещин и скругление кромок в трубном отверстии

Все выявленные повреждения в основном и наплавочном металле барабанов удаляют механическим способом (абразивами, расточкой, рассверловкой и т.д.) с минимальным объемом удаляемого металла и без нагрева до цветов побежалости. Шероховатость поверхности после удаления повреждений должна быть в трубных отверстиях не более R_z = 40 мкм, в остальных местах не более R_z = 80 мкм.

Места выборки дефектов выполняют с плавными переходами (рис. 9.40) или уступами (рис. 9.39).

Рис. 9.40. Выборка трещин с плавными переходами

Полноту удаления дефектов проверяют методами МПД и УЗК, в сомнительных случаях – травлением 10–20% раствором азотной кислоты или 15% раствором персульфата аммония.

После удаления дефектов определение оставшейся толщины стенки барабана, днищ и штуцеров производят ультразвуковым прибором или измерительным инструментом с погрешностью не более 3%.

При наличии дефектов на обечайках и днищах глубиной более 15мм, непроваров, пор и шлаковых включений в основных сварных швах, а также расслоения металла вопрос о возможности работы барабана, в том числе на номинальных параметрах, решается заводом-изготовителем или ЦКТИ. Эти организации дают рекомендации по технологии устранения повреждений.

Ремонт штуцера при оставшейся после выборки поврежденных мест толщине стенки не менее 3 мм выполняют наплавкой или бандажированием.

Наплавку металла производят на наружную поверхность по всей длине окружности штуцера в один или два слоя (рис. 9.41). Общая толщина наплавленного слоя должна быть не менее полуторной глубины выборки, а длина по образующей штуцера должна превышать длину выборки на 10–15 мм.

Рис. 9.41. Наплавка на наружную поверхность штуцера: ä – глубина выборки в стенке штуцера

Для бандажирования штуцера из стали 20 изготовляется втулка высотой, на 10–15 мм превышающей длину выборки. Толщина стенки втулки должна быть равной или большей расчетной толщины штуцера. Втулку надевают на штуцер целиком в нагретом состоянии после обрезки от штуцера трубы или с разрезкой на две половины. Ширина реза должна быть не более 3–4 мм.

Обе половины бандажа стягивают и сваривают с полным проваром по толщине и с приваркой торцов к штуцеру и к сварному шву приварки штуцера к барабану (рис. 9.42).

Рис. 9.42. Установка бандажа на штуцер

Перед приваркой между штуцером и бандажом допускаются местные зазоры до 0,2 мм, для чего соответствующие поверхности зачищают до металлического блеска.

При толщине стенки штуцера после выборки повреждений менее 3 мм, а также при полном удалении основного металла штуцера до металла наплавки или бандажа при повторных ремонтах штуцер подлежит замене.

Поврежденный штуцер отрезают от трубы по монтажному стыку, а от поверхности барабана – на расстоянии 15–20 мм. Ацетиленовым резаком конец штуцера укорачивают до 6–7 мм. Кольцевой остаток штуцера и сварной шов удаляют механическим способом.

При отсутствии в сварном шве приварки штуцера к барабану трещин и других дефектов рекомендуется оставлять на барабане тщательно обработанный поясок наплавленного металла высотой 3 мм, как указано на рис. 9.43.

Рис. 9.43. Установка и приварка штуцера к кольцу оставшегося металла шва

Наружную поверхность барабана вокруг отверстия под штуцер на расстоянии 30 мм и поверхность гнезда проверяют методом МПД на отсутствие трещин. Обнаруженные трещины удаляют.

Новые штуцера рекомендуется изготавливать с утолщенной стенкой за счет уменьшения внутреннего диаметра на 5–8 мм (рис. 9.44).

Рис. 9.44. Установка штуцера с утолщенной стенкой: D3 – внутренний диаметр удаленного штуцера; Н –высота, установленная заводом-изготовителем

Штуцер устанавливают в гнезде барабана с зазорами по диаметру 1–1,5 мм и по высоте 1 мм и прихватывают в трех-четырех местах (рис. 9.43 и 9.44).

Приварку и прихватку штуцеров производят с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 200 ± 20 °С для сталей 16ГНМ и 16ГНМА и 140 ± 20 °С для стали 22К. Подогрев осуществляют на участке вокруг штуцера шириной не менее 150 мм.

Технология

Для восстановления геометрических размеров отверстий и штуцеров, повышения стойкости металла барабана к образованию трещин, а также для снижения затрат на периодическое проведение диагностики и ремонтов, разработана и согласована с заводом-изготовителем котельного оборудования ОАО «ТКЗ Красный котельщик» и НПО «ЦНИИТМАШ» технология восстановительного ремонта барабанов котлов высокого и среднего давления, на применение которой получено Разрешение Ростехнадзора РФ. Комплект оборудования запатентован (Патент № 2262432). По этой технологии восстановлены барабаны котлов различных марок (ТГМ-84, ТП-87, ТП-170, ПК-10, ПК-14, БКЗ-160-100, БКЗ-210-140, БКЗ-320-140, БКЗ-420-140).

Сущность технологии восстановительного ремонта барабанов заключается в следующем.

Поврежденный слой металла полностью удаляется специальным расточным станком по образующей отверстия на полную глубину под контроль МПД/ЦД. В результате подготовки к наплавке получаем концентрические отверстия с ремонтным диаметром.

Главной особенностью новой технологии ремонта отверстий и штуцеров барабана, которая обеспечивает полное восстановление их геометрических (чертежных) размеров и повышение стойкости металла к трещинообразованию, является использование для наплавки способа автоматической сварки под слоем флюса . Этот способ сварки позволяет получить в наплавленном металле, механические свойства, очень близкие к свойствам основного металла барабана, за счет равномерного и регулируемого тепловложения в зоне наплавки. Наплавка осуществляется непрерывно, снизу-вверх по спирали. Шаг подъема обеспечивает перекрытие валиков на 1/3 ширины.

Для получения оптимального размера наплавки, диаметр наплавленного отверстия превышает чертежный диаметр на 8 мм. Это достигается многослойной наплавкой. Многослойная наплавка обеспечивает отжиг нижнего слоя последующим, сохранение температуры металла шва во время настройки на следующий слой поддерживается сплошной шлаковой коркой, которая удаляется в последнюю очередь. Наплавка всего сечения отверстия происходит с одной установки, это позволяет сохранять размеры, а значит и режимы сварки каждого слоя. Равномерность наплавки металла, а значит и тепловложения обусловлена соосностью сварочной головки и расточенного отверстия а, следовательно, и постоянством вылета электрода, а также равномерной скоростью сварки. Плотность наплавленного металла достигается отработанной схемой наплавки, с обязательным перемещением сварочной головки, при наплавке последующего слоя, во впадину между валиками предыдущего слоя. Высокое качество наплавленного металла достигается оптимальным выбором сварочных материалов и режимов сварки. Эти исследования проведены при участии НПО «ЦНИИИТМАШ».

Таким образом – проведение предварительного и сопутствующего подогрева каждого слоя металла, итогового «термоотдыха» позволяют обойтись без общей термообработки после наплавки всего тракта - водоопускной штуцер и отверстие. Барабаны стали 16ГНМ могут подвергаться термообработке по режиму НВТО. Точность размеров наплавленного отверстия и качество внутренней поверхности достигается расточкой отверстия после наплавки.

Опыт проведения ремонтов позволяет проводить восстановление отверстий барабанов по различным схемам:

- без демонтажа штуцеров;

- с полной заменой штуцеров;

- с восстановлением штуцеров.

Опробован вариант проведения восстановления водоопускных труб барабана без удаления последнего слоя наплавленного металла. Лабораторные исследования, а затем и практика проведения ремонтов показывают, что галтельная поверхность наплавленного слоя, а также сжимающие сварочные напряжения препятствуют повторному повреждению отверстий.

Все вышеперечисленные преимущества технологии автоматической наплавки позволяют проводить высококачественное восстановление отверстий и штуцеров барабанов котлов высокого и среднего давления и по результатам послеремонтного контроля металла продлевать ресурс работы барабанов на 100 тыс. часов и более.

Автоматическая наплавка под слоем флюса позволяет в несколько раз сократить трудоемкость работ и сроки ремонта, что приводит к снижению затрат на ремонт и послеремонтную диагностику.

Так же было реализовано несколько проектов по согласованной и утвержденной инструкции на территории Республики Казахстан.

О компании

Компания СЕНСЕР , основу коллектива составляют разработчики и исполнители способа ремонта (из ОАО " Уралэнергоремонт" и ООО "ПРП Спецэнергосервис"), с 1997 года успешно выполняет работы в области реновации уникального энергетического оборудования - барабанов, коллекторов, циклонов, деаэраторов, корпусов турбин, на основании разработанных и утвержденных, в том числе Минэнерго РФ, современных автоматических технологий сварки, наплавки и термообработки.

Мы проводим работы "под ключ"- то есть берем на себя выполнение всех работ
от разработки проекта до момента его сдачи владельцам.

Центральный офис Компании СЕНСЕР и основные производственные мощности находятся
в городе Екатеринбурге.

Технология ремонта барабанов котлов

4.3. Ремонт барабана котлов типа ДЕ

В зависимости от количества, характера и мест расположения дефектов и повреждений барабана котла, устранение их осуществляется заваркой, наплавкой и вваркой заплат.

В случае увеличения размеров большого количества трубных отверстий, овальности барабана сверх допустимых пределов, а также больших отдулин необходима замена барабана.

Заварка, с помощью которой устраняют трещины, производится в следующей последовательности:

- для точного определения границ трещин тщательно очистить наружную и внутреннюю поверхности барабанов и провести цветную и ультразвуковую дефектоскопию;

- сквозные трещины засверлить на расстоянии 20-50 мм от каждого конца трещины;

- между высверленными отверстиями выбрать металл пневматическим зубилом или газовым резаком, придав трещине У - образную или чашеобразную форму, со скосами кромок, удобными для сварки. Конструктивные элементы подготовленных под сварку кромок и их размеры должны соответствовать типу сварного соединения С19 ГОСТ5264-80. Верхнее раскрытие кромок для толщины стенки барабана 13 мм должна быть 12-16 мм и для толщины стенки 22 мм - 16-19 мм. Зазор между нижними кромками 7-9 мм, угол скоса кромок 10-14°. При выборке металла газовым резаком, кромки необходимо тщательно зачистить зубилом или шлифмашинкой;

- произвести заварку сквозных выборок на подкладной планке. Заварку вести с местным подогревом до температуры 100-150 °С (газовой горелкой или резаком). По окончании заварки медленно охладить под слоем теплоизоляционного материала;

- после полной заварки трещины подкладную планку срубить, вырубить корень шва зубилом с полукруглым рабочим концом, не допуская резких углов и подварить корень шва для устранения часто встречающихся газовых пор и непроваров;

- металл в месте заварки зачистить заподлицо с основным металлом барабана.

Полнота удаления дефектов в корне шва контролируется методом магнитопорошковой дефектоскопии (МПД) или травлением 10-15% раствором азотной кислоты.

Наплавка, применяемая для устранения поверхностных трещин и коррозионного разъедания глубиной до 50% толщины стенки барабана, выполняется в следующей последовательности:

- коррозионные разъедания и поверхностные трещины зачистить до «здорового» металла с плавными переходами на неповрежденную поверхность. Радиус закругления кромок должен быть не менее 8 мм, шероховатость не более Rz 80 (П.111, рис. 5);

Для уменьшения внутренних напряжений наплавку производить после местного подогрева металла барабана до температуры 100 -150°С. По окончании наплавки металл барабана медленно охладить под слоем теплоизоляционного материала.

Производить сварку и заплавлять не выбранные до конца трещины и надрывы запрещается. В случаях, когда трещины, коррозионные разъедания, отдулины (выпучины) расположены в одном месте (гнездообразно) или ширина разделки трещины по нижнем кромкам более 9 мм, а также при коррозионных разъеданиях глубиной более 50 % толщины стенки, поврежденное место подлежит вырезке с последующей вваркрй заплаты. При этом , для избежания концентрации температурных и усадочных напряжений, наименьшая ширина заплаты допускается 100-150 мм.

Вварку заплат осуществлять в следующей последовательности:

- после очистки поверхности барабана установить границы дефектного участка и наметить контур выреза. Вырезаемый участок должен иметь форму овала или прямоугольника с закруглениями в углах радиусом не менее 50 мм;

- в случае удаления дефектного участка в виде отдулины контур выреза должен проходить на расстоянии 80-100 мм в каждую сторону от деформированного металла. Граница выреза должна проходить по «здоровому» металлу. В котлах рабочим давлением до 2,3 МПа (23 кгс/см 2 ) допускаются отдулины без выправки расположенные вне зоны швов и трубных отверстий, при условии, что высота (прогиб) отдулин не превышает 2% от наименьшего размера их основания или 10 мм (1% диаметра барабана);

- при вырезке дефектного участка резы (швы) располагать на расстоянии не менее 100 мм от сварных швов, имеющихся на барабане и на расстоянии не менее 0,9 диаметра отверстия до его кромки. Вварка заплат допускается только вне зоны трубных отверстий;

- газовой резкой вырезать по намеченному контуру дефектный участок стенки барабана;

- зачистить торец стенки вырезанного участка и снять фаску под сварку;

- снять шаблон с вырезанного участка;

- ремонтный лист, предназначенный для вырезки заплат загнуть по радиусу кривизны обечайки барабана;

- по шаблону, с учетом зазоров на сварку, газовой резкой вырезать из листа заплату;

- зачистить торцы заплаты и снять фаску под сварку;

- установить заплату встык без прихваток с применением сборочных планок, прихваченных только к заплате. Для уменьшения внутренних напряжений, установку заплаты осуществлять эксцентрично по отношению к вырезу с максимальным зазором в месте, с которого начинается заварка шва;

- произвести сварку заплаты со стенкой барабана.

В процессе проведения ремонта необходимо вести пооперационный контроль выполнения работ.

Контроль качества удаления дефектов ведется УЗД и методами магнитопорошковой или цветной дефектоскопии.

Определение толщины стенки барабана после удаления дефектов осуществляется ультразвуковыми толщиномерами или мерительным инструментом, позволяющим производить измерения с погрешностью не более ±0,1 мм.

Если после выборки дефекта оставшаяся толщина металла недостаточна по расчету на прочность, ремонтная организация устанавливает целесообразность ремонта барабана сваркой с целью усиления дефектных мест и величину наплавки.

После ремонта барабана следует составить формуляр с указанием мест заварки трещин, наплавки, вварки заплат и объемов ремонтных работ, с указанием режима сварки и порядка выполнения сварочных операций, а также фамилий сварщиков, выполнявших работы.

Ремонтная организация по составленному формуляру определяет номинальные параметры работы котла.

Перечень обязательной технической документации:

- акт осмотра поверхности барабана перед ремонтом;

- акт на объем и характеристику выполненных работ;

- формуляр развертки барабанов с указанием мест выборки металла, наплавки, сварки заплат с указанием размеров всех поврежденных участков;

- формуляр развертки барабанов с указанием исправленных трубных отверстий, размеров выборки и наплавки на поверхность трубного отверстия;

- технология выполнения ремонта с эскизами на месте сварки и наплавки с указанием режима сварки и порядка наложения швов;

- заключение УЗД и МПД на отсутствие дефектов после ремонта;

- сертификат на используемые электроды;

- копии удостоверений электросварщиков, выполняющих сварочные и наплавочные работы.

4.4. Ремонт изоляции котлов типа ДЕ

При проведении ремонта снятый с котла муллитокремнеземистый войлок и минеральную вату хранить в крытом сухом складе в условиях, не допускающих уплотнения материалов. При отсутствии признаков порчи изоляционный материалов в процессе эксплуатации котла и последующего хранения возможно их повторное использование.

Укладка муллитокремнеземистого войлока ведется следующим образом. Нижняя часть листа обшивки приваривается к каркасу котла. Верхняя часть листа отгибается наружу для возможности наполнения объема между трубной стенкой и обшивкой войлоком.

Укладку войлока вести с коэффициентом уплотнения К =2, представляющим собой отношение объема войлока до укладки к его объему в конструкции котла после укладки. Затем, войлок прижимается листом обшивки, после чего производится приварка листа по контуру примыкания сварным швом Н 1 ГОСТ 5264-80.

До приварки листов обшивки убедится в том, что болтовые соединения опор нижнего барабана ослаблены, а болты стоек правого топочного экрана сняты.

5. Маркировка котлов типа ДЕ

На фронтовом днище верхнего и нижнего барабана, на фронтовом донышке коллекторов, при их ремонте или замене должна присутствовать маркировка:

Читайте также: