Повреждения и ремонт барабанов котлов низкого и среднего давлений

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