в каком случае площадь наплавляемого выбранного участка стенки барабана котла разбивается на участки
10. ИНСТРУКЦИЯ ПО ОБСЛЕДОВАНИЮ И ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА БАРАБАНОВ КОТЛОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ | СО 153-34.26.608-2003
10. НАПЛАВКА НА ПОВЕРХНОСТЬ БАРАБАНА КОТЛА
10. НАПЛАВКА НА ПОВЕРХНОСТЬ БАРАБАНА КОТЛА 
10.1. Наплавка выборок в основном металле, продольных и кольцевых швах проводится с предварительным и сопутствующим местным подогревом. Температура подогрева должна составлять (200 +/- 20) °С для сталей 16ГНМ и 16ГНМА и (120 +/- 20) °С для сталей 22К, 20К, 20Б, 16М, 15М на участке, превышающем зону наплавки на 150 мм с каждой стороны.
Температура определяется с помощью термопар, устанавливаемых на стороне, противоположной расположению нагревателя, на границе участка нагрева.
Наплавка должна выполняться без перерывов в работе. В виде исключения допускаются перерывы в работе при условии поддержания температуры сопутствующего подогрева в соответствии с п. 10.1 настоящей Инструкции.
10.3. Многослойную наплавку широких выборок, ширина которых превышает половину их длины, рекомендуется выполнять послойно во взаимно перпендикулярных направлениях (рисунок 17).
Для узких выборок наплавку следует выполнять путем облицовки ее поверхности (наплавка на свободную поверхность), как показано на рисунке 18, с последующим заполнением центральной оставшейся части выборки в виде стыкового шва.
При этом облицовку длинных (более 1000 мм) выборок следует начинать от середины к концам.
В процессе наплавки осуществляется визуальный контроль каждого наплавленного валика. Трещины, поры, подрезы, незаплавленные кратеры не допускаются.
10.4. После наплавки выборок (в основном металле, продольных и кольцевых сварных швах) должна быть проведена общая или местная термообработка (отпуск) барабана по технологии, изложенной в разделе 12 настоящей Инструкции.
После наплавки необходимо осуществить выдержку в течение 3 ч при температуре сопутствующего подогрева и последующее медленное охлаждение под слоем теплоизоляции.
В случае, когда объемы выборок превышают указанные ограничения, технология ремонтной сварки без термообработки должна согласовываться с экспертной организацией в установленном порядке.
Примечание. Расстояние определяется с учетом наплавок, выполненных в период предыдущих ремонтов.
10.6. Наплавка выборок без последующей термообработки по п. 10.5 настоящей Инструкции может проводиться при условии, что твердость основного металла на участке наплавки, измеренная до выполнения наплавочных работ, будет не более НВ180 для барабанов из сталей 22К, 20К, 20Б, 16М, 15М и НВ200 для барабанов из сталей 16ГНМ, 16ГНМА. Твердость наплавленного металла должна быть не более НВ240.
10.7. После окончания наплавки вся ее поверхность обрабатывается абразивным кругом заподлицо с основным металлом барабана, и производится контроль качества металла согласно разделу 13 настоящей Инструкции.
Не допускаются незаваренные кратеры, трещины, свищи, прожоги.
Ремонт барабана.
Дефектный участок из стенки барабана удалить ручной дуговой строжкой. Каждый наплавленный валик места выборки дефектного шва должен перекрыть соседний на 1/3 – ½ ширины валика.
ПУБЭ ПК и ВК
Распространяются на паровые и водогрейные котлы – утилизаторы, если их параметры отвечают требованиям настоящих Правил.
РД 34.17.310-96 «Основные требования при сварке, термообработке и контроле при РЕМОНТЕ сварных соединений трубных систем котлов и паропроводов в период эксплуатации»
2.1. Технологические операции выполняются аттестованными электросварщиками 5‑6-го разрядов, проводящими ремонт сварных соединений и имеющими право на производство сварочных работ по трубопроводам I категории 1-й и 2-й групп, подведомственных Госгортехнадзору России;
2.2. Перед началом сварочных работ каждый электросварщик, занятый на ремонтных операциях, должен сварить контрольное сварное соединение со стыковым или угловым швом в зависимости от конструкции ремонтируемой детали (изделия). Качество и свойства сварного соединения должны быть оценены в соответствии с нормативными требованиями РД 34 15.027‑93.
4.1. В качестве сварочных материалов для ремонта сварных соединений применяются покрытые металлические электроды (табл. 4.1).
| Тип электрода | Марка электрода | Типы ремонтируемых сварных соединений и трубных элементов котлов и паропроводов | Необходимость послесварочной термической обработки |
| Э-09Х1М | ТМЛ-1У, ЦУ-2ХМ, ЦЛ-38 | Штуцерные соединения труб поверхностей нагрева из стали 12Х1МФ; штуцерные соединения водопароперепускных труб с коллекторами из стали 12Х1МФ для температур эксплуатации до 510 °С; стыковые соединения и паропроводные трубы наружным диаметром до 219 мм с толщиной стенки до 20 мм из стали 12Х1МФ для температур эксплуатации до 510 °С | Без термической обработки |
| Э-09Х1МФ | ТМЛ-3У, ЦЛ-20, ЦЛ-45, ЦЛ-39 | Стыковые, штуцерные и тройниковые соединения паропроводов и коллекторов из хромомолибденованадиевых сталей 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ для температуры эксплуатации до 570 °С | С термической обработкой |
| Э-11Х15Н25М6АГ2 | ЭА-395/9, ЦТ-10 | Штуцерные соединения труб поверхностей нагрева и водопароперепускных труб с коллекторами из стали 12Х1МФ котлов для температуры эксплуатации до 560 °С, наплавка кромок в штуцерных соединениях труб Ду-100 с коллекторами для температуры эксплуатации до 545 °С | Без термообработки |
| Э-08Н60Г7М7Т | ЦТ-36 | Наплавка кромок в штуцерных соединениях пароперепускных труб с коллекторами из стали 12Х1 МФ для температуры эксплуатации до 560 °С | Без термообработки |
6.4.2. Поврежденный металл удаляется только механическим способом (вышлифовкой).
7.5.4.К перерыву во времени между окончанием сварки подварочного шва и выполнением усиливающей наплавки при ремонте тройников применяются следующие требования (п. 7.5.4)
Рекомендуемые режимы ручной дуговой сварки
ТУ 34-38-20092-94.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Наплавка коррозионных раковин
20.2.1. Коррозионные раковины допускается исправлять путем наплавки в случае, если глубина раковины не превышает 50% толщины стенки барабана. При большей глубине разъедания на поверхности более 250 см2 исправление такого участка производится путем его вырезки и вварки заплаты. Участки с глубиной выборки (после удаления дефектного металла) менее 10% толщины стенки барабана могут быть оставлены без наплавки, если толщина стенки в месте наибольшей глубины выборки не будет меньше расчетной.
20.2.2. Дефектный участок должен быть тщательно зачищен и определены его границы. Удаление дефектного металла следует производить абразивным инструментом, не допуская острых углов и резких переходов.
После удаления дефектного металла поверхность выборки подвергается травлению 10%-ным раствором азотной кислоты в спирте и тщательному визуальному контролю; если будут обнаружены трещины, то они должны быть выбраны абразивным кругом или исправлены в соответствии с требованиями подраздела 19.6.
В случае, если поверхность раковины после удаления дефектного металла превышает 200-250 см2, ее заварка производится следующим образом. Первый слой (или два первых слоя) накладывается перпендикулярно образующей барабана. Затем вся площадь выборки разбивается на квадратные участки со стороной 50-100 мм, которые наплавляются в последовательности, указанной цифрами на рис.20.1, с таким расчетом, чтобы валики располагались под углом 90° к валикам соседних участков.
«Рис.20.1. Заплавка раковины»
20.2.4. После окончания наплавки вся ее поверхность обрабатывается абразивным кругом заподлицо с основным металлом и производится контроль качества наплавленного участка согласно п.20.1.5.
Заварка трещин
20.3.1. Поверхность барабана в районе обнаруженной трещины должна быть тщательно зачищена до металлического блеска, определены границы распространения трещины, произведена разделка места будущей заварки, в том числе засверловка концов трещины, и контроль полноты удаления дефектного металла в соответствии с требованиями подраздела 19.6.
При глубине трещины размером более 1/3 толщины стенки барабана разделку трещины производят насквозь и ремонтируют как сквозную трещину.
20.3.2. Если после удаления дефектного металла образовалась сквозная разделка шириной в корне в пределах 6-12 мм, то заварка выборки должна производиться на подкладной планке. После заварки планка удаляется, корень шва зачищается и при необходимости подваривается.
Если ширина разделки в корне составляет 12-40 мм, то подкладную планку можно не удалять, обварив ее по периметру ниточным швом, а в концах разделки установить штуцерные заглушки, обработав предварительно концы разделки резцом или абразивным кругом под наружный диаметр заглушки (рис.20.2).
Штуцерные заглушки изготавливаются из трубы по одному из вариантов, представленных на рис.20.2 (сечение Б-Б). Колпачковая заглушка изготавливается путем обжатия в горячем состоянии конца трубы и его заварки. Трубы для заглушек должны быть изготовлены из углеродистой или низколегированной конструкционной стали.
Штуцерные заглушки целесообразно устанавливать в качестве разгрузочных элементов посреди протяженных трещин (длиной более 300-400 мм) в случае, если трещина располагается в местах барабана с низкой деформационной способностью (вблизи приваренных ребер жесткости, перегородок, днищ барабанов)
Сварная заглушка Колпачковая заглушка
«Рис.20.2. Заварка трещины в барабане котла с установкой штуцерных заглушек в концах трещины»
При значительной ширине разделки в корне шва (более 30-40 мм) следует устанавливать заплату шириной не менее 100 мм в соответствии с требованиями подраздела 20.4.
20.3.3. Заварка трещины при ее длине более 150 мм производится обратноступенчатым способом с минимальным разогревом металла.
20.3.4. Наплавленный металл должен на 1,5-2 мм превышать поверхность листа барабана. Поверхность шва должна быть обработана абразивным кругом до гладкой поверхности заподлицо с основным металлом или с плавным переходом к нему.
20.3.5. В случае расположения нескольких трещин в одном месте, ограниченном окружностью не более 100 мм (рис.20.3), целесообразно исправить такой дефект путем вварки заглушки. Для этого сначала устанавливаются методом травления границы распространения трещин, затем дефектное место удаляется путем высверливания или газовой резки с последующей обработкой отверстия абразивным кругом либо резцом (фрезой), устанавливается заглушка и обваривается согласно требованиям подраздела 20.5.
«Рис.20.3. Исправление скопления трещин путем вварки заглушки»
Вварка заплат
20.4.1. Вварка заплат (вставок) в тело барабана производится в том случае, если дефекты в виде трещин, раковин, выпучин, вмятин, коррозионных растрескиваний настолько значительны или охватывают такую большую поверхность барабана, что устранить их путем наплавки или заварки нецелесообразно или невозможно (см. пп.20.2.1 и 20.3.2).
Если заплата устанавливается в районе трубных отверстий, то сварные швы не должны пересекать трубные отверстия.
20.4.2. Заплата должна изготавливаться из листовой стали одной из марок, приведенных в п.20.1.1. Толщина заплаты должна быть равна толщине барабана или превышать ее не более чем на 3 мм.
Металл, из которого изготавливается заплата, должен иметь сертификат завода-изготовителя.
20.4.3. Форма вырезки дефектного участка барабана должна по возможности приближаться к кругу, овалу или прямоугольнику с радиусом закругления в углах не менее 50 мм. Кромка реза должна отстоять от дефекта на расстоянии не менее 30 мм.
Лист, из которого будет изготавливаться заплата, должен быть проконтролирован на сплошность, изогнут на вальцах или другим способом радиусом, равным радиусу барабана.
Вырезка дефектного участка барабана и заплаты из листа производится по шаблону кислородной, плазменно-дуговой или воздушно-дуговой резкой с припуском на механическую обработку для удаления следов огневой резки.
Размеры заплаты должны быть такими, чтобы при установке ее в барабан зазор по всему периметру был в пределах 2-4 мм.
Кромки на заплате и барабане обрабатываются под стыковое соединение с углом 15° и притуплением 1,5-2 мм.
20.4.4. Подготовку кромок заплаты и барабана следует выполнять таким образом, чтобы по возможности избегать потолочных швов. Поэтому если заплата ставится в нижней части барабана, то раскрытие кромок должно быть внутри барабана и, следовательно, сварка должна производиться изнутри. В случае постановки заплаты в верхней части барабана раскрытие кромок делается с наружной стороны барабана, и сварка производится снаружи.
20.4.5. Заплаты небольшого размера (длиной или диаметром до 200 мм) устанавливаются с равномерным зазором по всему периметру 2-4 мм и прихватываются через каждые 150-200 мм швами длиной 15-20 мм и высотой 8-10 мм. Заплаты большего размера следует устанавливать с помощью сборочных планок, приваренных к заплате по всему периметру с обеих сторон (внутренней и наружной) на таком расстоянии друг от друга, чтобы было обеспечено правильное положение заплаты относительно барабана (рис.20.4). Сборочные планки могут быть изготовлены из любой марки стали, указанной в п.20.1.1, длиной 100-150 мм, сечением примерно 20×12 мм. Заплата устанавливается со смещением так, чтобы с двух сторон зазор совсем отсутствовал или был меньше, чем с противоположных сторон, где он должен составлять 3-5 мм.
«Рис.20.4. Установка заплаты на сборочных планках»
20.4.6. Сварка начинается со стороны, собранной с большим зазором, и ведется обратноступенчатым способом участками длиной 150-200 мм от ее середины в направлении и последовательности, указанными на рис.20.4 стрелками и цифрами. По мере заполнения разделки сборочные планки срубаются и места приварки планок зачищаются абразивным инструментом.
После заполнения разделки производится подварка корня шва с предварительной зачисткой и, при необходимости, с подрубкой металла шва.
20.4.7. Поверхность сварного шва с обеих сторон должна быть обработана абразивным инструментом согласно требованиям п.20.3.4.
Глушение трубных отверстий
20.5.1. В случае необходимости глушения трубного отверстия барабана применяют одну из конструкций заглушек, приведенных на рис.20.5.
Колпачковая заглушка (рис.20.5, а) может устанавливаться на барабаны котлов давлением до 4 МПа (40 кгс/см2). Заглушку с приварным донышком (рис.20 5, б) разрешается устанавливать на барабаны котлов давлением до 1,3 МПа (13 кгс/см2).
Заглушки изготавливаются из углеродистой или низколегированной конструкционной стали.
«Рис.20.5. Конструкция заглушек трубных отверстий барабана»
20.5.2. Перед установкой заглушки поверхности барабана вблизи очка (отверстия под заглушку) и самого очка должны быть тщательно очищены до металлического блеска и осмотрены на предмет обнаружения трещин. В случае наличия трещин они должны быть удалены и при необходимости заварены в соответствии с рекомендациями подраздела 20.3.
20.5.3. Заглушки должны устанавливаться донышками внутрь барабана и привариваться по возможности изнутри барабана. Приварку заглушек снаружи барабана разрешается производить в исключительных случаях, когда нельзя это сделать изнутри барабана вследствие наличия мешающих внутрибарабанных устройств.
20.5.4. Сварку следует производить электродами диаметром не более 3 мм с минимальным тепловложением многослойным швом катетом, равным толщине трубы, из которой изготовлена заглушка.
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:
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.
Качество капитального и среднего ремонтов тепловой изоляции и обмуровки оценивают предварительно и окончательно. Предварительную оценку дают после опробования котельного агрегата в работе под нагрузкой, окончательную — после месячного срока эксплуатации, в течение которого должны быть устранены дефекты оборудования и проведены необходимые измерения и испытания. При температуре окружающего воздуха 25 С температура на поверхности изоляции для объектов с температурой теплоносителя до 500 °С включительно не должна превышать 45 °С, для объектов с температурой теплоносителя выше 500 °С (до 650°) — 48, на поверхности обмуровки котлоагрегата — 55 С.
При конструировании изоляции оборудования электростанций должны быть учтены также специфические требования, предъявляемые к ремонту тепловой изоляции, который в современных условиях должен выполняться в сжатые сроки одновременно с общими работами по ремонту оборудования, а при этом не всегда имеется возможность подогрева. изолируемых поверхностей.
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.