СПОСТЕРЕЖЕННЯ І КОНТРОЛЬ ЗА СТАНОМ МЕТАЛУ БАРАБАНІВ ПАРОВИХ КОТЛІВ
Для забезпечення експлуатаційної надійності котла у процесі монтажу, налагодження та експлуатації проводяться систематичний контроль та спостереження за станом металу барабанів котлів.
Обстеження, визначення обсягів та методів контролю металу барабанів проводяться відповідно до «Тимчасової інструкції з обстеження стану металу та умов експлуатації барабанів високого тиску» (ВТІ. ОРГРЕС, 1966), «Основними положеннями щодо ультразвукової дефектоскопії зварних з'єднань котлоагре - гатів та трубопроводів , ВП № 501 ЦД-75» (СПО «Союзтехенерго», 1978) та ГОСТ 21105-75 «Контроль неруйнівний. Магнітопорошковий метод».
Обстеження металу барабанів котлів високого тиску проводять: один раз на три-чотири роки в період капітального ремонту котла та 1 раз на 2 роки в період середнього ремонту, а також огляд відремонтованих наплавкою та приварюванням місць у попередні ремонти. У разі виявлення дефектів їх необхідно усунути.
Перевірку стану металу барабана та усунення дефектів виконують при знятих внутрішньобарабанних пристроях та тепловій ізоляції барабана. Демонтаж внутрішньобарабанних пристроїв, приварених до кронштейнів корпусу барабана, роблять газовою різкою, залишаючи ділянки кронштейнів заввишки не менше 15 мм. До цих ділянок кронштейнів потім приварюють демонтовані всередині барабанні пристрої.
Перевірці підлягають найбільш характерні місця ушкодження барабанів: поверхні трубних гнізд; внутрішні поверхні штуцерів, а також прилеглі до трубних отворів ділянки внутрішніх поверхонь барабана в радіусі 150-200 мм; контрольні ділянки внутрішньої поверхні барабана розміром 200X200 мм на кожному аркуші обичайки; всі внутрішні поверхні обох днищ та їх лазовихотворів; не менше 15% зовнішньої поверхні днищ (сектор 60° від лаза до шва); не менше 15 % довжини кожного поздовжнього і поперечного шва і ділянки внутрішньої поверхні барабана, що примикають до них (по 25—40 мм з обох боків шва); не менше 15% довжини швів, що кріплять внутрішньобарабанні пристрої та прилеглі до них ділянки внутрішньої поверхні барабана (по 10-20 мм з обох боків). У разі виявлення пошкодження основних швів на внутрішній поверхні розкривають зовнішню ізоляцію протягом усього пошкодженого шва. Намічені для обстеження ділянки зачищають до металевого блиску абразивним колом.
Якщо при вибірковому контролі поверхонь барабана буде виявлено дефекти, слід перевірити поверхні всіх гнізд та штуцерів методом МПД; якщо при вибірковому ультразвуковому контролі зварних швів будуть виявлені дефекти за розмірами більше, ніж допускаються правилами Держгіртехнагляду СРСР для барабанів котлів, то такі шви піддаються 100% контролю. На кромках всіх отворів діаметром понад 70 мм із внутрішньої сторони барабана має бути знята фаска.
Під час контролю суцільності металу барабана складають формуляр розгортки барабана, на якому пронумеровують усі трубні отвори; відзначають отвори з тріщинами, корозійними виразками на їх поверхні та в зонах, що прилягають до трубних отворів; наносять виявлені візуально та за допомогою МПД та УЗД дефекти суцільності металу та зварних швів (тріщини, раковини та ін.) із зазначенням їх розмірів, а також найбільшої глибини та контурів вишліфування кожного дефекту.
Ретельний контроль металу необхідний для запобігання пошкодженням, спричиненим у барабанах парових котлів технологічними дефектами, що з'явилися в період експлуатації.
Технологічні дефекти виникають іноді черезнеякісного виготовлення сталевого листа та недостатнього контролю на металургійних заводах або в процесі виробництва на заводі-виробнику котлів.
Для виготовлення котельних листів використовуються тільки доброякісні зливки та сляби, оскільки їх дефекти переходять у листи.
До дефектів сталевого листа відносяться тришаровість, розшарування, тріщини, волосинки, заходи сонця та інші дефекти, що є концентраторами напруг.
При зовнішньому огляді листа розшарування можна виявити, коли вони виходять поверхню. Наприклад, слід звертати увагу на кромки аркуша лаза барабана.
До дефектів котельного виробництва, що найчастіше зустрічаються, відносяться: надмірна овальність барабанів, різкі переходи в місцях розточування днищ під стикування з обічайками, дефекти зварювання, грубі ризики в отворах для труб та ін.
Тріщини та інші дефекти технологічного походження можуть бути в основних зварних з'єднаннях барабанів у швах приварювання штуцерів та захисних сорочок.
У процесі експлуатації можливе виникнення тріщин у місцях приварювання до барабана після термічної обробки деталей внутрішньобарабанних пристроїв.
В даний час в експлуатації знаходиться велика кількість барабанів котлів середнього та низького тисків із заклепочними з'єднаннями листів днищ та обичайок та з вальцьованими з'єднаннями труб з барабаном та колекторами. У цих з'єднаннях після тривалої експлуатації виявляються тріщини від каустичної крихкості. Крихкі руйнування в заклепувальних швах виявляються в нижніх барабанах вертикально-водотрубних котлів та в грязьовиках горизонтально-водотрубних котлів.
Власники котлів з метою профілактичних заходів щодо запобігання пошкодженням клепаних барабанів та барабанів, сильно ослабленихотворами (коефіцієнт міцності 0,5 і менше) для завальцювання в них труб, при капітальних ремонтах котлів зобов'язані виконати дефектоскопічний контроль стану металу барабанів за допомогою магнітопорошкового та ультразвукового методів на відсутність тріщин у металі біля небезпечних у цьому відношенні місць (у заклепувальних швах, у штуцерів введення поживної води та фосфатів, у водовказівних приладів, ліній рециркуляції, вводів пари для прогріву барабанів, у перемичках між трубними отворами). Крім дефектоскопічного контролю, слід проводити ретельні огляди з простукуванням заклепок при технічних оглядах котлів. Дефектні заклепки, а також місця нещільностей і перепусток, сольових відкладень (наростів) біля кромок накладок, заклепок, місць вальцювання труб і т.п.
При перевірках барабанів котлів необхідно звертати особливу увагу на:
Шви нижніх барабанів, а самих швах — на ділянки перетину кільцевих і поздовжніх швів; передній поздовжній шов нижнього барабана, якщо були випадки обвалу обмурівки, що захищає його від обігріву з топки; задній подовжній шов верхнього заднього барабана; клепані грязевики та шви приклепки до барабанів камер та опускних труб; коміри приклепаних перепускних труб між барабанами та введенням поживної води; шви приклепування днищ нижніх барабанів; завальцьовані кінці труб.
Наприклад, у котлів Фіцнер-Гампер, Бабкок-Вількокс, Штейнмюллер та інших горизонтально-водотрубних котлів старих типів перевіряють клепані грязьовики, вузли з'єднання опускних труб з грязьовиком і барабаном, шви приклепки камер, а у котлів Гарбе — місця приклепування труб більше між собою барабани.
Перевірку заклепувальних та вальцьованих з'єднань барабанів паровихкотлів для виявлення тріщин, корозійних виразок, заходів сонця, розшарування тощо здійснюють зовнішнім оглядом, ультразвуковою та магнітопорошковою дефектоскопією відповідно до «Методики контролю котельних барабанів із заклепочними з'єднаннями МТ 34-70-006-83» (СПО «Союз 1983).
Перед початком контролю знайомляться з технічною документацією з експлуатації та ремонту, в якій реєструються неполадки в роботі барабанів та сухопарників, упуски води, течі та пропарювання у заклепувальних та вальцьованих з'єднаннях, обриви головок заклепок тощо.
До проведення контролю готують креслення розгортки барабанів і сухопарника по зовнішній і внутрішній поверхнях із зазначенням на них діаметра і довжини барабана (сухопарника), товщини стінок обічок днищ, накладок і трубної решітки, діаметра та кроку отворів трубних грат, кроку заклепувальних швів та отворів.
Зовнішній огляд проводять перед зачищенням і після зачистки поверхонь барабана і сухопарника з метою виявлення ділянок з сольовими відкладеннями у заклепок або кромок накладок, а також місць пропарювання, течі, обриву заклепувальних головок, тріщин на обичайках, днищах та ін. засоби. При необхідності визначення характеру виявлених дефектів застосовують травлення чи кольорову дефектоскопію.
При огляді вальцьованих з'єднань необхідно звертати увагу на висоту та кут розкриття дзвіночків, а також на овальність внутрішніх діаметрів розвальцювання труб. На дзвіночках не повинно бути тріщин. Овальність та конусність за внутрішнім діаметром розвальцованої труби допускаються не більше 0,2 мм. Труби із рваними кінцями, тріщинами замінюються. Кінець розбортованої труби не повинен матипотонання понад 20% проектної товщини.
Нещільності вальцьованих з'єднань за відсутності інших дефектів усувають підвальцюванням.
Ультразвуковою дефектоскопією перевіряють ділянки заклепувальних з'єднань навколо заклепок та трубних отворів, а також трубні ґрати по ділянках навколо отворів зсередини барабана. Ультразвуком контролюється стан днища та обічайки або листа обічайки, якщо заклепувальний шов виготовлений внахлестку.
У заклепкових з'єднаннях із двома накладками надійно можуть бути перевірені лише накладки.
Якість перевірених ультразвуковою дефектоскопією ділянок оцінюється як «Негодний» (шлюб), «Умовно придатний» та «Годен».
Оцінка «Негодний» (шлюб) проставляється, коли біля заклепувальних отворів або трубних гнізд виявлено дефект, амплітуда ехо-сигналу від якого дорівнює або перевищує амплітуду ехо-сигналу від штучного відбивача «надпила» або перевищує її, і коли наявність дефекту підтверджено заклепки (труби).
Оцінка «Умовно придатний» (допускається до експлуатації не більше ніж на один рік із повторним контролем) дається, коли виявлено дефект, амплітуда ехо-сигналу від якого менша за амплітуду ехо-сигналу від штучного відбивача «надпила». Якщо при повторному контролі не буде відзначено зростання дефектів, наступний контроль проводиться через 2 роки експлуатації котла.
Оцінка «Додаток» дається, коли в процесі контролю на перевіреній ділянці не виявлено будь-яких дефектів.
Магнітопорошкова дефектоскопія застосовується для виявлення обічок, днищ, трубних і заклепувальних отворів, що виходять на поверхню металу. При заміні розвальцьованих труб здійснюється контроль трубних гнізд та містків між отворами. Контрольована поверхня зачищається до металевого блиску.Якщо виявлено неприпустимі дефекти, то можливість ремонту та подальшої експлуатації барабана (сухопарника) визначається власником котла із залученням ремонтної організації та у необхідних випадках-спеціалізованих науково-дослідних інститутів.
Результати обстеження металу барабана та сухопарника оформлюються записами у робочому журналі, який є первинним документом. З цих записів організація, яка здійснювала контроль, видає висновок власнику котла.
У журналі та висновках фіксуються відомості про дефекти, виявлені в барабані з оцінками «Негодний» та «Умовно придатний». Оцінюючи «Годен» ставиться запис «Дефектів не виявлено».
У журналі та висновках відображаються такі відомості: тип, станційний номер та завод-виробник котла; рік введення в експлуатацію; параметри пари; температура поживної води; тип поживних пристроїв у барабані; наявність парового розігріву у барабані; довжина барабана; діаметр і товщина стінки барабана (товщина стінки обічаків, днищ, трубних грат, накладок); тип заклепувальних сполук (кільцевих та поздовжніх); діаметр заклепок (головки та стрижня, заклепувального отвору); діаметр трубних отворів; результати контролю.
До висновку та журналу прикладаються схематичний розріз котла, розгортки барабанів із зазначенням ділянок та результатів контролю з прив'язкою місць до розгортки, акт про внутрішній огляд.
У разі появи крихких руйнувань необхідно організувати: визначення агресивності котлової води та перехід надалі на роботу з хімічною пасивацією цієї агресивності при систематичному контролі за індикаторами; вимірювання зсувів і прогинів, а також температур стінок барабана для виявлення причин небезпечних додаткових механічних напруг, атакож систематизацію відомостей про руйнування.
Забороняється експлуатація котла, у якого виявлено ознаки міжкристалітної корозії, кільцеві тріщини у вальцьованих з'єднаннях, тріщини в міжтрубних простінках барабанів і колекторів, відлілі (крихкі) головки заклепок тощо, до ретельної перевірки його стану та відновлювального ремонту.