МЕТАЛЛ ПАРОВОГО КОТЛА

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА НА ИХ ПРОЧНОСТЬ

Гибка труб. На котлостроительных заводах гиб".! труб, 'предназначенных для поверхностей нагрева, ка травило, производится в холодном состоянии. Схем4 38
і|,;'6огибочного станка и процесс гибки труб показаны на~ рис. 27. С помощью зажима 1 трубу прикрепляют к LfKTnpy 2, который затем медленно поворачивают на необходимый угол (на схеме —против часовой стрелки). При этом труба скользит по направляющей 4, а ее при­крепленная к сектору часть с ним, благодаря чему труба п шжимается к сектору «'при­нимает его профиль. Таким об­разом, изгиб трубы происходит в том месте, где она соприка­сается с сектором. В этом мес - re внутри трубы должна нахо­диться неподвижная оправка (дорн) 3, которая препятству­ет образованию овального се­чения при гибке.

На рис. 27,а изображена одна из наиболее простых кон­струкций трубогибочного стан­ка. Для ясности здесь труба не показана, а зажим 1 дан в таком положении, в каком он оказывается. после гиба трубы, а направляющая 4 с Дорном 3 показаны отодвинутыми в сто­рону.

При гибке происходят рас­тяжение металла в наружной части изгибаемой трубы и сжа­тие металла. в ее внутренней части. Чем меньше радиус гиба, тем больше деформации. Как правило, происходя­щая при гибке деформация не достигает опасного значе­ния и согнутые трубы работают вполне надежно.

Рис. 27. Схема трубогибоч­ного станка и процесс гиб­ки труб. а — вид сбоку; б—схемз дей­ствия: I — зажим 2—поворот­ный сектор; 3—оправка (дорн); 4—напрзвляющая поверхность; 5 — регулирующий винт; 6—элек - тродвигзтель 7 — изгибаемая труба.

Для правильной гибки труб необходимо, чтобы при повороте сектора 2 дорн 1 находился точно в том месте, где происходит деформация металла (рис. 28,с). При смещении дорна от правильного положения назад (рис. 28,6) труба принимает при гибке овальное сечение. Еще более опасно смещение дорна вперед (рис. 28,в), 'при котором дорн соприкасается с внутренней поверх­ностью трубы, немного поворачивается, царапает и сми­
нает металл в Том месте, где при гибке возникают боль­шие напряжения. Иногда деформация оказывается на­столько большой, что в месте гиба после непродолжи­тельной работы под нагрузкой в трубе появляются по­

Перечные трещины. При возникновении поперечны* тре­щин в изогнутом участке трубы рекомендуется прове­рить наличие на внутренней поверхности металла вмя­тин от дорна.

После эксплуатации в течение 7 лет у котла ТП-230 произо­шел разрыв одного из змеевиков пароперегревателя на последнем (по ходу пара) гибе трубы Место разрыва с тупыми кромками находилось на внешней стороне гиба трубы (рис. 29). После того как труба была разрезана, выявилась большая разностенность: в месте разрыва толщина стенки трубы составляла 3 мм, а с про­тивоположной стороны - 6,5 мм (при расчетной толщине стенки 5,0 мм).

При гибке всегда возникает разностенность трубы, причем раз­ностенность тем больше, чем меньше отношение радиуса гиба к диа­метру трубы. Однако, по данным практики, при наружном диаметре 42 мм наибольшее изменение толщины стенки трубы не должно превышать 1 мм. Отдельные отступления от правильной технологий (например, смещение дорна вперед) могут привести к дополнитель­ному уменьшению толщины стенки трубы в наружной части гиба.

В описанном случае на прямом участке трубы обнаружили не­большую винтовую разностенность. При гибке сторона с меньшей толщиной стенки случайно оказалась снаружи, что вызвало допол­нительное уменьшение толщины металла.

Стыковая сварка труб производится на котлострои - тельном заводе контактными электросварочными маши­нами. Тщательно очищенные концы обеих стыкуемых труб зажимаются губками 3 (рис. 30,а) машины, кото­рые сближаются до соприкосновения торцов труб. Под действием пропускаемого через стык электрического то­ка кромки металла нагреваются до высокой темпера­туры и 'поверхность торцов труб покрывается тонким слоем расплавленного металла. При этом часть метал-

Рпс. 29. Разрыв трубы пароперегревателя, из­готовленной из стали марки 15ХМ.

Ла испаряется, что сопровождается усиленным искре­нием. Затем стыкуемые трубы резко прижимают друг к другу (осаживают), в результате чего происходит утол­щение металла в стыке. Кроме того, как снаружи, так и внутри сварного шва образуются наплывы металла труб (грат). Последующие операции заключаются в про­дувке труб, а иногда в пропускании сквозь них шара или «снаряда» 1 (рис. 30,6), очищающего их внутрен­нюю поверхность.

С наружной поверхности сварного стыка еще не за­стывший грат снимают особыми клещами с режущими кромками, которые проворачивают вручную вокруг сты­ка Внутрь стыкуемых концов труб вставляют картон­ные кольца 4 (рис. 31,с), на которые падает большая

Часть брызг металла, вылетающих при сварке внутри труб

Внедрение описанной схемы автоматической стыко­вой сварки труб было сопряжено с большими затрудне­ниями. Первые советские паровые котлы высокого давле­ния, введенные в строй в 1948—1950 гг., приходилось по нескольку раз выключать из работы, Вследствие того,

Что в первые месяцы их эксплуатации часто возни­кали неплотное™ в сварных швах змеевиков экономайзе­ра. Попадая на соседние трубы, струя воды быстро разрушала металл, после че­го эти трубы также оказы­вались неплотными.

Такие повреждения свар­ных стыков у труб происхо­дили только в экономайзер pax. Первая (по ходу пара) часть пароперегревателя' этих котлов изготовлялась из таких же труб, стыковая сварка змеевиков произво­дилась теми же метода­ми и на тех же машинах, однако в пароперегревателе неплотность сварных стыков у труб была редким ис­ключением. Таких дефектов не наблюдалось и у котлов среднего давления.

Рис. 30. Схема автомати іеской Стыковой сварки труб. а — оплавление торцов стыкуемых труб; б — прохождение. снаряда" / п трубе: в—тре'ЦИна 2 при неплот­ном прижатии зажимных губок 3 к грубе; 4— картонная кольцевая прокладка.

Это объясняется тем, чтО' в стыках труб после сварки изредка остаются несквозные микроскопические трещи­ны, которые нельзя обнаружить при гидравлическом испытании. Такие трещины возникают, например, при разъедании имеющихся в сварном шве неметаллических включений. При высоких давлении и температуре эти трещины могут стать очагами коррозионного разруше­ния металла. Подобная коррозия отсутствует в змееви­ках пароперегревателя, а также в экономайзерах котлов среднего давления. Расположение сквозных трещин пре­имущественно в средней и верхней частях экономайзера 42

Объясняется тем, что при высокой температуре воды кор­розия металла протекает более интенсивно.

Борьба с образованием свищей в сварных стыках ве­лась в основном по линии совершенствования процесса стыковой сварки труб. Были введены жесткие требова­ния к качеству очистки концов труб перед сваркой, не допускался перекос в сварных швах и т. д. Весьма по­лезной оказалась внедренная в 1957 г. продувка труб кислородом непосредственно после сварки. Как упоми­налось. выше, стыкуемые трубы резким усилием прижи­мают друг к другу, и еще не застывший металл выдав­ливается наружу, а также внутрь сварного шва. При..том вместе с. металлом выдавливаются имеющиеся и шве неметаллические включения.

Раньше обработка кольцевого выступа внутри шва ограничивалась пропусканием шара или «снаряда». Те­перь при продувке кислородом этот еще не застывший кольцевой выступ металла почти полностью выгорает. Вместе с ним выгорают и неметаллические включения, благодаря чему значительно уменьшается опасность об­разования в трубах экономайзера о-пасных трещин. Снаряд» теперь прогоняют только тогда, когда продув­ка кислородом не производится (например, при сварке груб пароперегревателей, изготовленных из аустенитной стали).

Иногда в зоне сварных стыков возникали и другие повреждения. Сквозные трещины 2 появлялись на рас­стоянии 20—30 мм от шва (рис. 30,в). Они были вызва­ны износом губок сварочной машины и неплотным при­леганием края губки к стыкуемой трубе. В зоне плохого контакта электрический ток перегревал металл, вслед­ствие чего появлялись трещины. Поэтому состояние за­жимных губок сварочных машин следует периодически проверять.

Часть сварочных работ гсполняется вручную при монтаже парового котла на электростанции. Эта сварка производится главным образо, м в местах присоединения труб к сборным камерам, т. е. на необогреваемьих уча­стках. Большинство неплотностей в этих сварных стыках также объясняется наличием в них неметаллических включений. Дефекты в таких сварных стыках выявля­ются в течение более длительного времени, нежели чикновение наплавленного металла в основной — проис-

43

У стыков, подверженных обогреву дымовыми газами. От - дельные свищи возникают после 2—3 лет работы котла.

Борьба с образованием свищей также ведется по линии жесткого соблюдения технологии производства сварочных работ: тщательной очисткой концов труб от ржавчины, грязи и масла, применением качественных электродов с неповрежденной обмазкой и т. д.