Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

ПОВРЕЖДЕНИЯ БАРАБАНОВ И КОЛЛЕКТОРОВ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Количество аварийных остановов котлов из-за повреж­дений барабанов сравнительно невелико. Однако необходи­мо отметить, что повреждения барабанов и коллекторов котлов из-за упуска воды — основная причина все еще име­ющих место взрывов котлов.

На надежность котлов при эксплуатации отрицательно влияют дефекты, не выявленные при' изготовлении в свар­ных швах, на поверхности корпуса барабана, а также в ме­стах приварки внутрибарабанных устройств; технологиче­ских, монтажных деталей и опор барабана.

Основными причинами появления трещин в барабанах в процессе эксплуатации являются: высокий уровень дейст - вуюідпх напряжений; значительные изменяющиеся во вре­мени температурные напряжения, которые возникают при остановах (особенно, аварийных) и пусках котлов; корро­зия и низкая деформационная способность металла бара­бана. Повреждения барабанов трещинами, как правило, про­исходят в результате развития коррозионно-механической усталости.

Число отказов в работе барабанных котлов высокого дав­ления продолжает оставаться довольно большим. Основной причиной такого положения является внутренняя коррозия. Коррозионное повреждение труб, включенных в пароводя­ной тракт, приводит к аварийному останову мощного котла столь же быстро, как и малопроизводительного котла. Раз­ница— в-несоизмеримо большем ущербе от последствий такого останова.

Повреждения котлов иногда происходят из-за жестко­сти соединения элементов и затрудненности их тепловых деформаций, вследствие чего в местах загибов стальных ли­стов, в заклепочных швах, в местах вальцовки и трубных решетках во время работы возникают высокие местные на­пряжения.

Дополнительные местные механические нагрузки в ме­талле могут возникать из-за конструктивных недостатков, а также в результате неудовлетворительного монтажа и экс­плуатации котла. Например, при зажатии барабанов и кол­лекторов котла в обмуровке возникают большие механиче­ские напряжения в местах крепления кипятильных труб, удлиняющихся при нагревании. Напряжения возникают так­же при зажатии экранных труб в местах прохода их'через обмуровку или обшивку котла. Повышенные местные на­пряжения могут возникать при большой разности темпера­тур котловой воды в барабане и питательной воды, непо­средственно попадающей на его стенки, например в штуце­рах для - ввода в него питательной воды, если у них отсутствуют защитные рубашки.

Термические деформации барабанов котлов вызываются иногда следующими причинами:

Значительными изменениями нагрузки котла; подпитками котлов большими количествами относитель­но холодной питательной воды;

Оставлением котлов в горячем резерве без отключения их от паропроводов действующих котлов;

Неправильными режимами растопки и расхолаживания котлов.

Деформации барабанов наблюдаются при растопке вер­тикально-водотрубных котлов, имеющих нижние барабаны.

Испытания показывают, что при отсутствии парового подогрева воды в нижнем барабане температуры металла отдельных участков его стенок (бокового обращенного в топку и нижнего) могут во время растопки иметь откло­нения на 100—120 °С. При этом стрела прогиба барабана достигала 7—10 мм.

Деформации барабанов котлов возникают также при повреждении изолирующей обмуровки или торкрета, упусках воды, например, при разрывах кипятильных или экранных труб, при местном (части барабана) охлаждении наружным холодным воздухом.

При недостаточной тепловой изоляции верхнего бараба­на со стороны газов и высокой температуре упуск воды ве­дет к перегреву его металла, короблению и нарушению плот­ности вальцованных соединений труб. Известны также слу­чаи возникновения трещин между отверстиями для труб в барабане.

Особое место занимают механические напряжения тер­мического характера, возникающие в барабанах котлов при авариях и неполадках, например при обвале защитной фу­теровки топки, когда обнажаются заклепочные швы нижне­го барабана, при упусках воды, разрывах кипятильных и экранных труб, когда котел остается без воды при горя­чей еще кладке, при быстром заполнении холодного котла горячей водой или еще не остывших барабанов холодной водой. Такое же влияние на барабаны котлов (деформа­ции, коробление) оказывает и местное охлаждение их в зим­нее время из-за присоса холодного воздуха в топку.

Перегрев и коробление коллекторов экранов (а также пароперегревателей, экономайзеров) происходит при омыва - нии их дымовыми газами высокой температуры, при чрез­мерной длине коллекторов (коробление), а также при пло­хой тепловой изоляции и недостаточном их охлаждении.

По указанным причинам возможны повреждения кол­лекторов (появление отдулин, поверхностных и сквозных трещин в металле).

Особое внимание следует уделять перемещению реперов (указателей) у барабанов и коллекторов. После ремонта необходимо проверить положение реперов. Реперы в холод­ном состоянии должны быть установлены на 0, перед рас­топкой котла. Перемещение у коллекторов от теплового удлинения экранных труб записывают в формуляр. Нор­
мальные тепловые удлинения элементов котла указываются в чертежах завода-изготовителя и в инструкции по монтажу, эксплуатации и обслуживанию котлов.

Расчетные предельные продольные тепловые перемеще­ния блоков котлов (нижних барабанов) приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Тепловые перемещения котлов типа Е (ДЕ)

Тепловые пе­ремещения, ?.:м

Е(ЕД)-4-14ГМ, Е(ДЕ)-4-14-225ГМ Е(ДЕ)-6,5-15ГМ, Е (ДЕ) -6,5-14-225ГМ Е (ДЕ) -10-14ГМ, Е (ДЕ) -10-14-225ГМ Е(ДЕ)-10-24ГМ, Е(ДЕ)-10-24-250ГМ Е(ДЕ)-16-14ГМ, Е(ДЕ)-16-14-225ГМ Е(ДЕ)-16-24ГМ, Е(ДЕ)-16-24-250ГМ Е(ДЕ)-25-14ГМ, Е (ДЕ)-25-14-225ГМ Е (ДЕ) -25-24ГМ, Е(ДЕ) -25-24-250ГМ Е (ДЕ) -25-24-380ГМ ' -

Нижний барабан на фронте котла типа Е (ДЕ) закреп­ляется неподвижно приваркой барабана к подушке попе­речной балки опорной рамы. Тепловое расширение нижнего барабана предусмотрено в сторону заднего днища, для чего задние и средняя опоры (для котлов паропроизводитель - ностью 16 и 25 т/ч) выполнены подвижными. На заднем днище нижнего барабана устанавливается репер для конт­роля за его перемещением. Установка реперов для контро­ля за тепловым перемещением в вертикальном и попереч­ном направлениях не требуется, так как конструкция котлов обеспечивает свободное перемещение в этих направлениях.

Для котлов большой производительности экраны с их необогреваемыми водоопускными трубами висят на верх­них коллекторах или барабанах. Барабаны либо подвешены к балкам каркаса котла, либо лежат на опорах.

Экранные трубы при растопке котла от нагревания удли­няются на 40—60 мм, а иногда и более и при останове вновь укорачиваются.

Удлиняются также при нагревании барабаны и коллек­торы. Свободное тепловое перемещение барабанов достига­ется тем, что их подвески выполняются шарнирными, а опо­ры — роликовыми.

Для большинства современных котлов обогреваемые эк­
ранные трубы свободно висят на верхних камерах и при нагревании удлиняются вниз беспрепятственно.

В начальный период работы котла недостаточное тепло­вое перемещение труб приводит к тому, что трубы обрывают или ломают крепления, а иногда поднимают с опор барабан.

Изредка такие повреждения возникают и у котлов, про­работавших длительное время.

После нескольких лет эксплуатации экранные, трубы котла ТП-230-2 удлинились настолько, что при остывании остановленного котла нижние экранные камеры перестали подниматься со своих опор. Удлинение и укорочение труб при остановах и растопках котла происходило только за счет их сгибания и разгибания в местах гиба. Затем было замечено протекание воды через изоляцию нижней камеры. .При осмотре выявилось, что вблизи камеры в трех трубах появились трещины из-за чрезмерного напряжения в зоне их присоединения к камере.

При отсутствии данных теплового удлинения их подсчи­тывают по формуле, мм,

Где а — коэффициент линейного расширения, равный 1,2 мм/м длины при нагревании на 100 °С для углеродистой стали и 1,8 мм/м для аустенитной стали; tcр — температура стенок труб, °С, принимаемая для экранов равной темпера­туре насыщения, а для пароперегревателя и экономайзе­ра— средней температуре среды; L—длина трубы, м.

При подсчете теплового удлинения экранов необходимо учитывать компенсирующую способность изгибов труб.

При капитальном ремонте котла необходимо проверить состояние креплений барабанов, коллекторов и труб, с тем чтобы убедиться в отсутствии повреждений опор, в их пра­вильном положении. При проверке предварительно очищен­ных от загрязнений креплений все обнаруженные неисправ­ности необходимо отмечать в специальном ремонтном фор­муляре, например неисправность шарнирных соединений, сползание (сдвиг) опор, наклонное положение пружин, хо­мутов или тяг, защемление подвижных частей и т. п.

Особое внимание при внутреннем осмотре барабанов уделяется проверке состояния поверхностей в районе труб­ной решетки, изогнутых участков днищ, сепарационных и питательных устройств. Осмотр трубных отверстий бара­бана и коллекторов производится после удаления концов

Труб или штуцеров. Проверка диаметра отверстий осущест­вляется при помощи шаблона.

На барабанах и коллекторах-с приварными патрубками и штуцерами следует проверить отсутствие трещин в местах их приварки.

При каждом ремонте котла проверяется щупом, не за­сорены ли зазоры, обеспечивающие тепловое расширение. Зазоры контролируют на всей их протяженности в соответ­ствии с чертежом. Следует тщательно очищать подвижные опоры барабанов и коллекторов, так как они в процессе эксплуатации засоряются и создают добавочные сопротив­ления перемещению.

Внутреннему осмотру, например, выведенного в ремонт котла типа Е (ДЕ) подлежат барабаны и коллекторы зад­него экрана, обязательному вскрытию и осмотру — лючки верхнего коллектора заднего экрана. Для выявления участ­ков барабана, поврежденных коррозией, поверхность необ­ходимо осмотреть до внутренней очистки. При определении интенсивности коррозии измеряют глубину повреждения металла.

Равномерное коррозионное повреждение измеряется по толщине стенки, в которой для этой цели сверлится отвер­стие диаметром около 8 мм. После измерения в отверстие устанавливают пробку и обваривают с двух сторон.

Основные коррозионные повреждения металла или яз­вины измеряют по оттискам. Поврежденный участок поверх­ности металла очищают от отложений и слегка смазывают техническим вазелином.

Наиболее точный отпечаток получается, если повреж­денный участок расположен на горизонтальной поверхности и в этом случае имеется возможность залить его расплав­ленным металлом с низкой температурой плавления, ибо затвердевший металл образует точный слепок поврежденной поверхности.

Для получения слепков используют баббит, олово, по возможности применяют гипс.

Оттиски повреждений, расположенных на вертикальных и потолочных поверхностях, получают, используя воск и пла­стилин.

Слепки и оттиски необходимо сохранять п сравнивать с новыми, получаемыми при последующих осмотрах тех же мест.

В сварных барабанах проверяют швы, а в коллекто­рах— швы приваренных донышек. Проверку при наличии

Трещин необходимо производить 2 раза — до внутренней очистки поверхностей и после нее.

Контроль поверхности барабана, трубных отверстий, шту­церов и сварных соединений при обследовании металла и выборке дефектов производится внешним осмотром и с по­мощью магнитопорошковой дефектоскопии (МПД). Поверх­ность металла и его сварные швы проверяют ультразвуко­вым дефектоскопом (УЗД).

Во время контроля сплошности металла барабана со­ставляют формуляр развертки барабана, на котором про­нумеровывают все трубные отверстия; отмечают отверстия с трещинами, коррозионными язвами на их поверхности и в зонах, прилегающих к трубным отверстиям; наносят выявленные визуально и с помощью МПД и УЗД дефекты сплошности металла и сварных швов (трещины, раковины и т. п.) с указанием их размеров, а также наибольшей глу­бины и контуров вышлифовки каждого дефекта.