Ремонт паровых котлов

ВАЛЬЦОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

Вальцованные соединения — соединения труб с труб­ными досками за счет расширения концов труб в холод­ном состоянии в трубных отверстиях. Основные требо­вания к вальцованному соединению — плотность и проч­ность.

Вальцованные соединения допускаются для труб с наружным диаметром не более Dy 100, предназначенных для работ до 400°С. Для получения соединений применя­ют косые крепежные и косые бортовочные вальцовки.

Прочность соединения усиливается отбортовыванием выступающего конца трубы в форму колокольчика. Ос­нование колокольчика препятствует вырывающим уси­лиям, действующим на трубу при работе котла.

Надежное вальцованное соединение труб поверхностей на-грева котлов с барабанами, камерами или трубными досками достигается при правильном техническом про­цессе в два этапа.

Первый этап — привальцовка (или крепление), во время которой происходит расширение конца трубы до полного соприкосновения стенки трубы со стенкой от­верстия, т. е. полностью выбирается зазор между трубой и отверстием. Во время привальцовки деформируется только труба. Практически в конце процесса приваль­цовки всегда имеет место незначительная развальцовка трубы, благодаря которой труба относительно прочно удерживается в отверстии.

Второй этап — развальцовка, во время которой происходит сцепление трубы со стенкой барабана (ка­меры, трубной доски) в результате пластической дефор­мации трубы. При развальцовке материал трубы уплот­няется в радиальном направлении и удлиняется в осе­вом. Аналогичные деформации будут также в металле стенки барабана, примыкающем к трубному отверстию. Уплотнение металла вокруг трубного отверстия носит местный характер и при шаге трубных отверстий 1,8— 2 диаметра не сказывается на работе металла барабана. Однако наличие местных перенапряжений при известных условиях может служить причиной местных поврежде­ний металла при эксплуатации. При недостаточном рас­стоянии между отверстиями разрушение металла может произойти из-за перенапряжений при раздаче гнезд.

Вследствие того, что в процессе развальцовки создаются деформации металла в холодном состоянии, для обеспечения надежного вальцовочного соединения не­обходимо выполнять условия, регламентированные ОСТ 24.030.39-74 и «Инструкцией по ремонту поверхностей нагрева паровых котлов» Минэнерго СССР.

Перед выполнением развальцовки концы груб под­вергают отжигу на заводе-изготовителе, а также если образцы труб не выдержали пробу на раздачу и борто - вание. Возможность применения для вальцованных соеди­нений труб без отжига устанавливается испытанием не­скольких образцов труб на раздачу их концов конусной оправкой.

Испытание на раздачу в соответствии с ГОСТ 8694-75 производят на трубах с толщиной стенки не более 8 мм. Можно осуществлять испытание непосредственно на тру­бе или на отрезке трубы длиной, равной двум наружным диаметрам, но не менее 50 мм. Плоскость реза должна быть перпендикулярной продольной оси трубы. Кромки образца допускается округлить. Испытание заключает­ся в плановой раздаче в холодном состоянии образца трубы оправкой с конусностью 1/10 до получения за­данного наружного диаметра.

В случае появления в образце трещин и надрыв:):! до достижения заданного диаметра результаты испыта­ний признаются неудовлетворительными.

Раздача, %, вычисляется по формуле

Х= [(D — d)d 100, (5.1)

Где d—наружный диаметр трубы; D — наружный диа­метр конца трубы после раздачи.

Значения нормируемой раздачи для труб из сталей марок 10 и 20 в зависимости от толщины стенки приве­дены ниже:

TOC o "1-3" h z Толщина стенки, мм...................................................... <4 >4

Раздача, %, для труб из стали марок:

10........................................................................ 10 8

20......................................................................... 8 5

Испытание на раздачу труб, поставляемых по ЧМТУ 14-3-460-75, проводят с использованием оправки с ко­нусностью ЗО3, при этом раздача труб из углеродистых сталей должна быть не менее 20 %, а из легированных — 15%, Если результаты испытаний на раздачу окажутся не­удовлетворительными, то концы труб на длине 200— 250 мм подлежат термообработке (отжигу).

Концы труб из углеродистых сталей нагревают до 600—650°С (коричнево-красный цвет металла), а труб из легированных сталей 15ГС, 12МХ, 15ХМ и 12Х1МФ до 650—700°С (темно-красный цвет металла) с выдерж­кой при этой температуре из расчета 3 мин на каждый миллиметр толщины стенки.

Для равномерности нагрева концы труб закрывают согнутым стальным листом, а противоположные — проб­ками. Медленное охлаждение нагретых концов труб производят погружением в сухой песок или защищают их от быстрого охлаждения на длине 250—300 мм листо­вым асбестом.

Отожженные концы труб необходимо зачистить снару­жи до металлического блеска на длине, равной трехкрат­ной толщине трубной доски. Продольные и спиральные поперечные риски не допускаются, а отдельные попереч­ные риски не должны быть глубже 0,1 мм. Внутреннюю поверхность труб также очищают от следов коррозии, окалины и загрязнений на длине 60—100 мм.

Установке труб должна предшествовать паспорти­зация труб и отверстий для них.

Расширение трубы характеризуется степенью раз­вальцовки, которую измеряют в миллиметрах и обозна­чают через Н. Степень развальцовки определяют по формуле

Я = (5.2)

На практике более удобно выражать степень раз­вальцовки в процентах:

Н = J 00) (5 2а)

Где d — внутренний диаметр трубы до прихватки и раз­вальцовки, мм; d2 — внутренний диаметр трубы после развальцовки, мм; D — наружный диаметр трубы до прихватки и развальцовки, мм; D2 — диаметр трубного отверстия, измеренный до установки трубы, мм.

Геометрические размеры вальцованного соединения для определения степени развальцовки показаны на рис. 5.6.

Степень развальцовки для котлов давлением до 4,0 МПа (40 кгс/см2) должна находиться в пределах от

ШШт

Рис. 5.7. Контроль степени развальцовки по величине установочного

Расстояния:

А — положение; вальцовки перед развальцовкой; 6 — то же и конце процесса; в — применение оградительной трубки; I — начальный шаблон; 2 — конечный шаблон; 3—ограничительная трубка

1 до 1,5%. На Бийском котельном заводе при изготов­лении котлов типов ДКВР, ДЕ степень развальцовки принимают в пределах 1,2—1,8 %.

Способ контроля степени развальцовки прост и ле­гок, и осуществим как при изготовлении котлов, так и при монтаже и ремонте. При этом обеспечивается требу­емая степень развальцовки, которую устанавливают до начала вальцовочных работ по установочному расстоянию V (рис. 5.7) на пробных образцах, изготовляемых из от­резков труб. По результатам замеров диаметра трубного отверстия, затем наружного и внутреннего диаметров трубы до и после развальцовки определяют степень раз­вальцовки. После замеров образцы разрезают по всей длине и вынимают из трубных отверстий таким образом, чтобы не повредить отпечатков стенок отверстий на по­верхности образцов. Внутренняя поверхность разваль­цованного и разбортованного конца трубы должна быть гладкой и светлой без вмятин и шероховатостей. Пере­ход от развальцованного участка к бортовочному коло­кольчику должен быть совершенно чистым без следов подреза или наката трубы. Длина выступающих концов для разбортовки должна находиться в определенных пределах; так, для труб 051—60 мм длина равна 11 мм с допускаемым отклонением ± 4 мм, а для труб 038 мм — 9 мм с отклонением ±3 мм. Угол развальцовки борто - вочного колокольчика должен составлять 15°. При боль­шем угле возникают надрывы концов труб, а при мень­шем не обеспечивается прочность. Колокольчик должен заходить за внутреннюю кромку барабана на 2—3 мм.

Переход развальцованной части к неразвальцован- ной (за барабаном) должен быть плавным, незаметным при ощупывании рукой и начинаться за 3—5 мм до на­ружной поверхности трубной доски. С внешней стороны пробного образца должен быть точный отпечаток шеро­ховатости стенки трубного отверстия и пояса разваль­цованной трубы.

«Инструкция по ремонту поверхностей нагрева паро­вых котлов» (Минэнерго СССР) рекомендует произво­дить предварительный выбор установочного расстояния V в соответствии с указаниями, приведенными в табл. 5.11. Установочное расстояние, выбранное по таблице, подлежит уточнению опытным путем.

Трубы прихватывают косыми крепежными вальцов­ками (см. рис. 5.7), у которых конус имеет упорный вы­ступ, ограничивающий движение вальцовки внутри трубы. Ролики крепежной вальцовки должны иметь дли-

Ну рабочей части на 3—5 мм больше ширины вальцован­ного пояса отверстия. Вальцовку ставят в трубу так, чтобы между концами трубы и упором оставался зазор 15—20 мм. Окончательную развальцовку и разбортовку концов производят косой бортовочной вальцовкой.

При развальцовке вставленную на установочном рас­стоянии вальцовку укрепляют в трубе раздачей роликов с помощью конуса. После этого вращением конуса при­водным механизмом раздают трубу вальцующим роли­ком. В конце осевого хода корпуса вальцовки внутрь трубы происходит разбортовка колокольчика от торца трубы, заканчивающаяся у кромки трубного отверстия. Развальцовка и разбортовка считаются законченными, когда корпус вальцовки с роликами войдет в трубу на величину установочного расстояния.

На качество вальцовочного соединения влияют оваль­ность и конусность трубного отверстия. Овальность и конусность отверстия не должны превышать 0,23 мм для труб 0 51 и 0,27 мм для труб 0 83 мм.

Овальность отверстия для дымогарных труб в решет­ке допускается не более 0,5 мм. При большой овально­сти отверстия исправляют разверткой или рассверлов­кой, при которой уменьшение расстояния между отвер­стиями допускается не более чем на 5 %.

Максимальное увеличение диаметра кипятильных и экранных труб, определяемое специальными шаблона­ми, допускается в размере 5%, а труб пароперегревате­лей из легированных сталей —2,5% и углеродистых — 3,5%.

После окончания вальцовочных работ следует про­верить качество их выполнения. В вальцованных соеди­нениях не допускаются:

Расслоение, плены, трещины на концах труб; разрывы развальцованных участков труб; подрезы или накаты в местах перехода пояса валь­цованной трубы в колокольчик;

Задиры, шероховатости на внутренней поверхности трубы;

Неплотное прилегание трубы к трубному отверстию; отклонение угла разбортовки от 15°, а также от­ступление от максимальной и минимальной величин выступающих концов труб;

Уменьшение толщины стенки конца разбортованной трубы более чем на 20 %.

Допустимая толщина стенок труб в местах бортовки должна быть не менее указанной ниже:

Номинальная 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 4,50 5,00 5,50 6,0 толщина стенки трубы, мм

Минимальная 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,6 4,0 4,4 3,8 толщина стенки трубы в местах отбортовки, мм

Перевальцованные концы труб определяются по сле­дующим признакам: значительное утонение стенки тру­бы, чрезмерное расширение завальцованного конца с образованием сильного напуска металла трубы на обе поверхности трубной доски, примыкающие к отверстию, местное утонение кромки отверстия вокруг трубы.