Возможные дефекты и повреждения.
При ремонте парогенераторов устраняют дефекты металла барабанов. Природа этих дефектов или производственно-технологическая, или эксплуатационная.
Производственно-технологические дефекты металла барабанов появляются в процессе изготовления листов для обечаек — расслоения, плены, трещины, волосовины. Эти пороки металла в местах концентрации напряжений — резких изменениях сечений (переходах), значительной овальности, коррозионных язвин, глубоких рисках в трубных отверстиях, недоброкачественных сварных швах и прочие способствуют возникновению чрезмерных напряжений, что вместе с коррозионным воздействием воды высокого давления и приводит к появлению трещин в этих местах.
Трещины в процессе эксплуатации иногда возникают в местах приварки деталей внутрибарабанных устройств к стенке барабана, если после такой приварки не производилась термообработка барабана на заводе-изготовителе или приварка выполнялась на электростанции (ремонт оторвавшейся детали по сварному шву, приварка штырей к стенке для тепловой изоляции и т. п.).
Главной причиной появления трещин в барабанах при эксплуатации парогенераторов являются весьма значительные термические напряжения, появляющиеся при пусках и остановах агрегатов, особенно если при этом операции проводятся ускоренно (аварийные). К этому добавляется коррозия от воды при работе и кислородная коррозия при стоянке парогенератора в период ремонта.
Обычно трещины обнаруживают на внутренней поверхности барабана, около отверстий для опускных труб, т. е. в зоне его водяного объема. Трещины обнаруживают около отверстий для труб питательной воды, фосфатного раствора и др. Язвины коррозионного характера и забоины также являются очагами зарождения трещин.
Для контроля металла барабана в период ремонта снимают детали внутрибарабанных устройств, чтобы очистить стенки шлифовальными машинками в указанных местах. Несъемные детали, мешающие очистке, отрезают так, чтобы по окончании контроля их можно было бы приварить не к телу барабана, а к оставленной части той же детали.
Очищенные участки проверяют способом магнитной порошковой дефектоскопии. Это относится к барабанам всех марок сталей, так как трещины обнаруживались в барабанах из стали 16ГНМ, стали 15М и стали 22К.
Выявленные на поверхности трещины разделывают до чистого целого металла машинками с абразивными дисками, пораженные стенки отверстий рассверливают, если мостики (участки между отверстиями) допускают это делать по условиям прочности. Все разделанные участки вновь контролируют: полностью ли выведены трещины. Если следов трещин нет, то разделку заваривают специальными электродами. Эти работы являются специальными и выполняются по особой инструкции с предварительным и сопутствующим подогревом.
В парогенераторах ранней конструкции повреждения возникают в заклепочных швах, на развальцованных концах труб и на стенках трубных отверстий. В свое время эти повреждения ремонтировали и заменяли клепаные соединения приварными. Таких парогенераторов на электростанциях почти нет и поэтому ремонт вальцовочных соединений и клепаных швов здесь не рассматривается.
В коллекторах парогенераторов повреждений металла не наблюдалось. Имевшие место дефекты в сварке плоских донышек к цилиндрическому телу коллекторов теперь уже не встречаются, так как несовершенная конструкция этого узла заменена рациональной.
В период капитальных ремонтов необходимо сварные швы плоских донышек коллекторов проверять ультразвуком.
Ремонт трубной системы парогенераторов
Ремонт трубной системы парогенератора заключается в устранении дефектов и повреждений, возникших в результате пороков металла, неудовлетворительной сварки, недоброкачественного изготовления, износа и неудовлетворительной эксплуатации. Наибольшее количество дефектов бывает именно в трубной системе.
Для более тщательного и быстрого выявления дефектов нужно знать места их вероятного появления, а также причины возникновения. Поэтому ниже приведен перечень возможных дефектов трубной системы парогенератора, и в некоторых случаях рассмотрены причины их возникновения и способы устранения.
Деформация (коробление) трубэкрана и змеевиков пароперегревателя. При неравномерном нагреве тепловое расширение труб также становится неравномерным, что способствует их короблению, с обрывом промежуточных креплений.
В большинстве случаев при короблении петли змеевиков выходят из пазов гребенок или разрушают гребенки (ломают их), нередко отрываются приваренные к змеевикам сухари и отдельные петли заходят за соседние.
Выравнивание (рихтовку) труб экранов и змеевиков пароперегревателя производят с нагревом или без него, в зависимости от марки стали, конструкции крепления, расположения покоробленного участка на трубе, а также характера и величины изгиба.
Если без нагрева за счет промежуточных креплений выправить экранную трубу не удается или для этого требуется холодный натяг значительной величины, то трубу выравнивают с нагревом двумя горелками в двух местах при одновременном натяге промежуточных креплений.
Деформированные змеевики пароперегревателя, поврежденные гребенки, подвески и сухари без затруднений обнаруживают при осмотре. Однако устранение таких повреждений нередко бывает трудоемким.
Во время ремонта пароперегревателя поврежденные гребенки, хомуты и сухари заменяют новыми, а деформированные петли змеевиков выправляют в холодном состоянии или вырезают и заменяют новыми, приваривая их. Нередко приходится вырезать отдельные витки и затем после правки приваривать их. При выравнивании змеевиков строго соблюдают проектные зазоры и расстояния по шагу: несоблюдение этого условия вызывает шлакование и истирание золой отдельных элементов и снижает надежность работы парогенератора.
Заменяя поврежденные детали крепления змеевиков между собой, рекомендуется заказывать новые детали из более жаропрочных и жароупорных сталей, применяемых в новейших конструкциях парогенераторов. Особо осматривают места отрыва приварных сухарей от змеевиков и при необходимости заменяют участок приварки на змеевике.
Выправлять с нагревом обычным способом можно только трубы, изготовленные из углеродистой стали, правку с нагревом труб из легированной стали производить нельзя. Нагревать участки труб, подлежащих правке, надо до светло-вишневого цвета. При этом нужно правильно выбрать участок нагрева (особенно при правке труб экрана) и место приложения усилий. При правке добиваются, чтобы труба не выходила из плоскости остальных труб и был выдержан проектный шаг.
Газовую сварку труб на парогенераторе применять запрещено из-за опасения, что грат и куски металла попадут в полость трубы.
Перед разрезкой трубы или змеевика для вварки вставки размечают участок так, чтобы были обеспечены условия для удобной разделки фасок на остающихся концах и удобной сварки стыков вставки. Поэтому в некоторых случаях (например, в пароперегревателе) приходится вырезать довольно длинные участки труб.
Вставку взамен вырезанного участка подбирают той же марки стали, что и ремонтируемая труба, тщательно осматривают, нет ли дефектов. Разделку фасок на стыке выполняют по указанию мастера или по конструкции, а при сборке стыка пользуются центровочным приспособлением (см. рис. 67) и соблюдают соосность на стыке и прямолинейность (см. рис. 68, б, е).
Обращают особое внимание, чтобы стыкуемые концы были одинакового диаметра и цилиндричны. Если потребуется, применяют приспособления (см. рис. 66), при помощи которых выравнивают и цилиндричность и разницу в диаметрах.
Стыкуемые концы зачищают по поверхности на длине около 20 мм, чтобы в сварочную ванну не попала грязь, окалина, краска, масло.
Надежное сварное соединение получается при комбинированной ручной сварке, когда корневой шов выполнен аргонодуговой сваркой, последующие — дуговой сваркой. Однако условия ремонта (теснота и отсутствие постоянной тренировки сварщиков) пока еще не позволяют повсеместно применять комбинированную сварку даже труб диаметром 83 мм, не говоря уже о трубах меньшего диаметра. Поэтому в процессе ремонта еще применяют газовую ручную сварку, маневренность которой много выше.
Повреждения из-за пороков металла.
Эти повреждения заключаются в разрушении (разрыве) труб. Пороки металла в трубах проявляются в виде трещин, выходящих на наружную или внутреннюю поверхности или остающихся в толще стенки, а также в виде плены и закатов на той или иной поверхности, а также в виде значительной разностенности. Во всех перечисленных местах будет иметь место концентрация напряжений, превышающих расчетные, что и вызовет разрушение труб после непродолжительного срока службы.
Участки труб с разрывами вырезают и разделывают концы под установку вставок и их приварку. Для вырезки и разделки концов труб пользуются приспособлениями, описание которых дано в гл. II.
Повреждения из-за неудовлетворительной сварки появляются или в виде неплотностей или возникают трещины, а потом и разрывы труб. Как неплотности (свищи), так и трещины появляются в сварном шве или околошовной зоне, если сварной шов имеет непровар, кратеры, поджоги, шлаковые включения, газовые поры или неудачна конструкция сварного стыка (например, труба туго входит в отверстие), значительно смещены на стыке кромки, неравномерен зазор на стыке и другие отступления от норм. Трещины в сварном шве и околошовной зоне возникают при неудовлетворительной технологии сварки: не применялся подогрев, не производилась термообработка сварного шва.
Сквозные трещины выявляются при гидравлическом испытании, а несквозные (если они не видимы), обнаружить не удается до тех пор, пока они не вызовут разрыва трубы.
Незначительные свищи разделывают машинкой с наждачным диском до здорового металла и заваривают с термообработкой при необходимости или вырезают сварной участок под установку вставки, которую и сваривают с трубой. Изложенное выше обязывает в период капитальных ремонтов контролировать сварные швы труб поверхности нагрева и отмечать дефектные по внешнему виду стыки для окончательного их осмотра мастером.
Местный износ стенок труб.
Эти дефекты обычно появляются в результате истирания стенок труб угольной пылью, золой или струей пароводяной смеси, выходящей из свища в соседней трубе. При использовании многозольных топлив происходит интенсивное истирание змеевиков водяных экономайзеров. При наружном осмотре изношенные участки труб легко обнаружить, так как они бывают истерты до блеска.
При поперечном обтекании труб пучка, расположенных в шахматном порядке, наибольшему износу подвергается второй ряд (в два-три раза сильнее, чем другие ряды), а при коридорном расположении больше всего изнашиваются трубы в последних рядах, начиная с пятого. При этом эоловому износу обычно подвергается полуокружность трубы, обращенная навстречу потоку газов.
Наибольший золовый износ наблюдается: на участках, где газы изменяют направление движения (поворот); около расположения крючков и хомутов, крепящих обдувочные трубы; на трубах, которые выступают из общего ряда.
Чтобы предотвратить истирание трубы угольной пылью, следует участок, подверженный износу, вывести из угольного потока в сторону за счет изгиба. Если этого сделать нельзя, истираемый участок закрывают защитным кожухом.
Когда золовый износ труб не носит случайного характера, т. е. является постоянным, то рекомендуется для предотвращения износа установить защитные кожухи, что и выполняется на змеевиках водяных экономайзеров при сжигании многозольного топлива.
Износ стенок труб струей пароводяной смеси, как указывалось выше, может происходить в том случае, когда появится свищ на соседней трубе. Износ происходит также при неправильной (по отношению к трубам) установке обдувочных аппаратов. Отсюда следует, что если в период работы парогенератора было замечено пропаривание (свищ, неплотности) какой-либо трубы, то при ремонте необходимо осмотреть и проверить соседние трубы, нет ли на них следов износа.
Это положение относится и к случаю, когда агрегат остановлен из-за разрыва трубы, а также если свищ или сквозная трещина обнаружены при осмотре в период капитального ремонта или при гидравлическом испытании. Точно так же тщательно проверяют участки труб, прилегающие к соплам обдувочной трубы, чтобы выявить следы возможного износа (слизы). Трубы, стенки которых истерты струей пара, ремонтируют, заменяя дефектный участок после его вырезки вставкой на сварке.
Для контроля толщины стенки трубы на парогенераторе пользуются приспособлением УИТ-1 (толщиномером).
Коррозионные разъедания наружной поверхности труб в парогенераторах давлением не выше среднего наблюдаются сравнительно редко. Однако при сжигании некоторых сортов топлива, например мазута, происходит разъедание металла экранных и кипятильных труб, усиленное на участках, подверженных отложениям шлака. Кроме того, наружным разъеданиям подвергаются трубы хвостовых поверхностей нагрева, если в топливе содержится сера.
Поврежденные коррозией трубы ремонтируют путем вырезки дефектного участка и вварки вставки.
Иное дело в парогенераторах высокого и закритического давления. В них тепловое напряжение труб значительно выше, а запасы прочности меньше по сравнению с парогенераторами среднего давления. Следовательно, температура стенки труб при высоких тепловых напряжениях значительно выше. Поэтому при высоких и закритических давлениях имеет место высокотемпературная газовая коррозия труб пароперегревателей (ширмовых и конвективных) и дистанционных приваренных сухарей, а также труб экранов. Коррозионные язвины возникают на тепловоспринимающей стороне труб.
Процесс газовой коррозии ускоряется при шлаковании стен труб. Особенно сильной коррозии подвержены трубы-подвески в конвективной шахте, на которых подвешивают конвективные поверхности нагрева, так как температура их стенки обычно еще выше, чем труб поверхностей нагрева.
Применение труб из стали, легированной хромом, кремнием, алюминием, снижает газовую коррозию: на поверхности труб в начальный период эксплуатации образуется тонкая пленка окислов, которая препятствует дальнейшей коррозии. Однако если на эту пленку воздействуют агрессивные составляющие золовых отложений, то защитная пленка разрушается и процесс коррозии ускоряется. Такой же результат получается, если дробеочистка разрушает защитную пленку.
Высокотемпературной газовой коррозии подвержены все стали, применяемые для труб парогенераторов, поэтому необходимо тщательно контролировать утонение труб, подверженных высокотемпературной газовой коррозии, а также правильно эксплуатировать парогенератор, не допуская повышения температур стенки труб.
Нужно помнить, что особенно сильно газовая коррозия проявляется при сжигании мазута и эстонских сланцев, продукты сгорания которых весьма агрессивны.
Местное раздутие труб (выпучины).
В экранных и кипятильных трубах наиболее часто наблюдается раздутие, вызванное нарушением циркуляции и, как следствие этого, перегревом стенок трубы. Иногда перегрев стенок труб и последующее их раздутие происходит в результате отложений накипи или шлама, а также оставленных при ремонте в трубах предметах (инструмент, рукавица, тряпка) и при наличии грата от сварного шва.
При нарушении циркуляции возникает застой воды в трубах, а затем образуются паровые пузыри, вызывающие резкое повышение температуры стенки трубы. При чрезмерно высокой температуре стенки трубы происходит резкое понижение прочности металла, в результате чего под действием внутреннего давления на трубе появляется выпучина.
Отложения накипи или шлама также вызывают перегрев стенок труб, так как теплопроводность этих отложений очень низкая, а это препятствует передаче тепла газов через стенку воде.
Нарушение циркуляции будет и в том случае, если засорена необогреваемая (опускная) труба экрана. Поэтому надо быть внимательным в процессе ремонта и не засорять труб, а каждый сваренный стык труб проверять, нет ли грата.
В змеевиках пароперегревателя выпучины появляются в результате местного или общего перегрева стенок труб, приводящего к явлению ползучести. Определяют участки, подверженные ползучести, при помощи скоб-шаблонов. При увеличении диаметра более чем на 3,5% у труб из углеродистой стали и более чем на 2,5% у труб из легированной стали раздутые участки вырезают и на их место вваривают вставки.
Защемление барабанов, коллекторов и экранных труб.
Во время капитального ремонта парогенератора обязательно проверяют состояние креплений барабанов, коллекторов и труб с тем, чтобы убедиться в отсутствии повреждений опор, в их правильном положении, а также в возможности свободного теплового перемещения элементов трубной системы. Перед осмотром все крепления очищают от загрязнений.
При проверке отмечают в специальном ремонтном формуляре все обнаруженные отступления от чертежей. Например, наклонное положение тяг или хомутов, неисправность шарнирных соединений, сползание (сдвиг) опор, защемление подвижных частей, неправильное положение (перекосы, наклон) пружин и т. п. Наличие зазоров, обеспечивающих возможность перемещений узлов и элементов парогенератора при нагреве, имеет очень большое значение. Отсутствие зазоров, обеспечивающих тепловые расширения, может вызвать появление кольцевых трещин на развальцованных участках труб или неплотности на участке развальцовки.
Особенно важно тщательно очищать подвижные опоры барабанов и коллекторов, так как такие опоры в процессе эксплуатации засоряются и создают добавочные сопротивления перемещению, аналогичные зажатию.
По окончании ремонта проверяют, а при необходимости исправляют положение указателей (реперов).
В некоторых случаях усилия, получающиеся при тепловых расширениях, могут повредить обмуровку и защитные покрытия и устройства.
При каждом ремонте проверяют, не засорены ли зазоры, обеспечивающие тепловое расширение. Для этой цели используют деревянные или металлические щупы. Зазоры контролируют на всей их протяженности в соответствии с чертежом.
