Ремонт паровых котлов

ВНУТРЕННИЙ ОСМОТР

Внутренний осмотр котла проводят с целью выясне­ния, в каком состоянии находится поверхность бараба­на, коллектора, топки, сварные и заклепочные соедине­ния, кипятильные и экранные трубы, концы завальцован - ных или приваренных труб и т. д.

При внутреннем осмотре стенки котла (элементы) проверяют как с внутренней, так и с наружной стороны. Осмотр котла начинают с проверки состояния внутрен­ней поверхности барабана, при этом тщательно проверя­ют сварные и заклепочные швы, концы завальцованных или приваренных труб и штуцеров, а также трубную ре­шетку.

Обращают внимание на места ввода в барабан фос­фатов и питательной воды, водосоединительных труб водоуказательных приборов, где возможны трещины из - за отсутствия или неисправности защитных рубашек. После этого осматривают внутренние поверхности кол­лекторов, камер и грязевиков, которые в большинстве

163

Случаев доступны для осмотра лишь через лючки или отверстия. Для внутреннего осмотра безлючковых кол­лекторов и камер необходимо отрезать по окружности донышко у штуцера, приваренного для этой цели к кол­лекторам. Затем с одного конца коллектора через шту­цер заводят лампочку, а с другого — осматривают внут­реннюю поверхность (в случае, если штуцера располо­жены по оси коллектора). В случае расположения штуцеров под углом к продольной оси коллектора осмотр проводят при помощи зеркала. После проведения внут­реннего осмотра выполняют: подготовку кромок штуие - ра и отрезанной части штуцера с донышком под сварку, установку штуцера с донышком на прихватках, после чего производят сварку и контроль сварного соединения.

При последующих осмотрах резку штуцера необхо­димо проводить по сварному соединению. Количество разрезов штуцера определяется расстоянием между сварными швами на штуцере и коллекторе, которое не должно быть менее 100 мм.

В случае, когда коллектор имеет большое число изо­лированных частей (коллектор экрана с многоциркуля­ционным контуром) и установка штуцеров для осмотра каждой из частей не целесообразна, внутренний осмотр их при необходимости проводится через отверстия, обра­зованные путем вырезки экранных труб или стояков — конвективной части вышеописанным методом с последу­ющей заваркой после осмотра.

Далее проводят осмотр элементов котла со стороны топочного пространства и газоходов, при этом проверя­ют состояние обмуровки и газовых перегородок, особое внимание обращают на тепловую изоляцию.

При осмотре мест развальцовки труб следует убе­диться в отсутствии трещин в стенках труб, подрезов и смятия их стенок, смятия гнезд, трещин в трубной решет­ке, надрывов в выступающих концах труб. В литых стальных и чугунных изделиях могут быть выявлены выходящие наружу трещины, свищи, раковины и порис­тость.

Повреждения барабанов котлов. Типичные поврежде­ния барабанов котлов — нарушения прочности и плот­ности заклепочных швов, появление трещин в сварных швах; в цилиндрической части барабана и днищах — повреждения стенок трубных отверстий, лючковых за­творов и коррозионные разъедания металла на стенках барабанов и головок заклепок. Встречаются также по­вреждения воротниковых фланцев и штуцеров.

Большинство повреждений барабанов котлов — это появление трещин. Трещины появляются в металле ба­рабана в результате: дефектов и пороков структуры в котельных листах, возникших при разливе стали и ее затвердевании, а также при прокатке листов и изготов­лении элементов барабанов: перенапряжений металла, допущенных при изготовлении котла; перенапряжений металла, возникших при неправильной эксплуатации, по­стоянных или переменных добавочных усилиях; агрес­сивного действия котловой воды. Перенапряжения ме­талла при неправильной эксплуатации котла появляются чаще всего из-за 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 при неравномерном нагреве и рас­ширении всех частей барабана, вызвавших его прогиб и искажение правильной цилиндрической формы.

Причинами термических деформаций барабанов мо­гут быть: ввод в барабан питательной воды, температу­ра которой значительно ниже температуры котловой воды, без специальных защитных устройств; неравномер­ная подпитка котлов большим количеством относительно холодной питательной воды; слабое перемешивание пита­тельной воды с котловой до ее соприкосновения со стен­ками по всей длине барабана; нарушение режима рас­топки и расхолаживание котлов; оставление котлов в горячем резерве без отключения их от паропроводов работающих котлов; повреждение изолирующей обму­ровки или торкрета из-за охлаждения котла наружным воздухом, расположенного вблизи ворот котельного по­мещения, не имеющего тамбура; частые большие изме­нения нагрузки котла и т. п.

Агрессивность котловой воды определяется наличием в ней растворенной едкой щелочи и кремниевой кислоты, являющейся катализатором процесса межкристаллитной коррозии. За счет выпара воды в неплотностях соедине­ний откладываются щелочи, значительно увеличиваю­щие концентрацию.

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.

Межкристаллитную коррозию также называют каус­тической или щелочной хрупкостью металла или корро­зионным растрескиванием.

Межкристаллитная коррозия возникает у наклепан­ного и находящегося под воздействием близких к преде­лу текучести механических и растягивающих напряже­ний металла в среде с высокой концентрацией веществ, растворенных в котловой воде. Металл приобретает хрупкость и в нем образуются микротрещины, превраща­ющиеся впоследствии в сквозные. К сожалению, обна­ружить межкристаллитную коррозию можно только по явно выраженным трещинам.

Отличительными особенностями межкристаллитной коррозии является распространение начальных микро­скопических трещин по границам кристаллитов — зерен металла; крупные трещины являются в основном транс - кристаллитными, т. е. проходят по кристаллам, это объ­ясняется дальнейшей концентрацией механических на­пряжений в зоне повреждений.

Другим отличительным признаком межкристаллит­ной коррозии является бездеформационный или хрупкий по внешнему виду излома характер разрушений. Значит, коварство межкристаллитной коррозии заключается в отсутствии в зоне образования трещин деформации ме­талла, т. е. изменения геометрических размеров элемен­та, металл которого вблизи трещин сохраняет свою пластичность, прочность и текучесть. До разрушения по­страдавший элемент котла не меняет своей формы, тре­щина треснувшей накладки или основного листа бараба­на, а также кольцевые трещины труб не увеличиваются.

Появление хрупких разрушений начинается с обра­зования мелких невидимых волосных трещин. Развитие трещин начинается в наружном слое металла заклепки, трубы или тела барабана, непосредственно примыкаю­щем к заклепочному или вальцованному соединению. Постепенно развиваясь, трещины в местах повреждений переходят в транскристаллитные, разрушение ускоряет­ся и захватывает все сечение заклепок — обламывание головки. При разрушении накладок заклепочного шва и тела барабана иногда откалывается кусок накладки, при разрушении тела барабана образуются трещины в мос­тиках между отверстиями трубной решетки барабана. При разрушении завальцованной грубы образуются сквозные кольцевые трещины.

Внешними признаками процесса образования хрупких разрушений являются: пронаривание у кромок листов заклепочных соединений, в вальцованных соединениях, у основания приклепанных штуцеров и воротниковых фланцев; появление солевых отложений в этих же мес­тах и в водосоединительных трубках водоуказательных приборов, на линиях рециркуляции, ввода пара для по­догрева барабанов, в перемычках между трубными отверстиями; у наружных головок заклепок и т. п.; обла­мывание головок заклепок при их обстукивании ручни­ком.

При выявлении внешних признаков хрупких разруше­ний необходимо тщательно проверить подозрительные места барабанов, для чего из внутренних заклепок де­лают шлифы. Заклепочные и трубные отверстия, а так­же поверхность металла возле отверстий зашлифовыва­ют и после травления реактивами осматривают через лупу. В необходимых случаях выявляют трещины ульт­развуковым способом, для уточнения вынимают ряд заклепок и проверяют их магнитной порошковой дефек­тоскопией.

Серьезная опасность межкристаллитной коррозии за­ключается в том, что трещины начинают углубляться в недоступных осмотру местах — в межшовном простран­стве клепаных барабанов, зазорах между завальцован - ными концами труб и гнездами барабанов и коллекто­ров.

Повреждения барабанов происходят также из-за равномерной или местной коррозии металла. Равномер­ная коррозия металла обычно не опасна. При местной коррозии могут довольно быстро появиться глубокие разъедания. Коррозионные разъедания стенок барабанов чаще всего являются следствием наличия в воде или паре кислорода. Местная коррозия бывает язвенной, то­чечной и избирательной.

Кислородная язвенная коррозия развивается в глубь металла. На внутренней поверхности барабана образу­ются бугорки, ржавчина коричневого цвета, под которой обычно имеется слой окислов железа черного цвета. При очистке этих мест стальной щеткой обнаруживается язвина, которая, если не принять меры, может увеличи­ваться вплоть до образования свищей. Наибольшее коли­чество язвин обнаруживается в паровом пространстве ба­рабана, в местах переменного уровня воды, под коробка­ми сепарационных устройств, на головках заклепок и др.

В коллекторах экранов коррозии иногда подвергают­ся торцевые участки, где низки скорости воды, а также стенки коллекторов вблизи торцов.

Кислородная коррозия барабана может происходить в период ремонта и при нахождении его в резерве. В по­следнем случае коррозию называют стояночной. Стоя­ночная коррозия может образоваться как в котлах, на­полненных водой, так и в котлах без воды. В первом случае она возможна, если в воде имеется растворенный кислород, а во втором — если стенки барабана влажные и к ним имеется доступ кислорода. Особенно интенсив­но коррозия образуется на границе вода — воздух или непосредственно под этой границей.

Не менее опасны коррозионные разъедания наружной поверхности барабанов и подвесок, которые происходят из-за частого их увлажнения.

Перелив воды из расположенных над котлами баков, попадание воды на потолок котла из предохранительных клапанов, протекания лючков, заклепочных швов и валь­цованных соединений, а также течи в экономайзерах создают благоприятные условия для образования корро­зии внешних стенок.

Нижние барабаны (грязевики) малых водотрубных котлов и нижней части обечаек жаротрубных котлов иногда находятся под воздействием грунтовых вод, что вызывает быструю коррозию наружной поверхности. Коррозионные разъедания развиваются также в невиди­мых метах — под обмуровкой, торкретом, изоляцией или обшивкой. Для выявления коррозионных повреждений наружной поверхности в необходимых случаях полно­стью или частично снимают обмуровку или изоляцию котл а.

Эксплуатация котла должна быть запрещена, если обнаружены признаки межкристаллитной коррозии — кольпевые трещины в вальцовочных соединениях, тре­щины в межтрубных простенках барабанов и коллекто­ров, отвалившиеся (хрупкие разрушения) головки закле­пок и т. п.

Различные котлы в зависимости от конструктивных особенностей имеют свои характерные для них повреж­дения, поэтому при освидетельствовании должны тща­тельно осматриваться все элементы котла.

Повреждения экономайзеров. Осмотр экономайзеров с целью выявления повреждений производится после их очистки, до и во время гидравлического испытания кот­ла. В экономайзерах могут быть следующие поврежде­ния: коррозия внутренней или наружной поверхности стальных экономайзеров; износ поверхностей нагрева летучей золой; свищи в сварных соединениях; перегревы труб, а также дефекты труб при изготовлении змееви­ков; нарушение плотности в местах ввальцовки труб а коллектор стального экономайзера в результате резких изменений температуры питательной воды; разрушение ребристых или гладких труб чугунных экономайзеров в результате термических напряжений или гидравличес­ких ударов.

Внутренняя коррозия труб экономайзеров происхо­дит при неудовлетворительной деаэрации воды. В резуль­тате коррозии на их поверхностях нагрева образуются оспины, язвины, что может привести к сквозному пора­жению труб.

Наружная коррозия труб возникает при концентра­ции на поверхности труб экономайзеров водяных паров, содержащих кислород, углекислоту и сернистый газ. Конденсация водяных паров из дымовых газов происхо­дит, если температура наружной поверхности экономай­зера ниже точки росы дымовых газов. Температура точки росы зависит от вида и марки топлива, способа его сжи­гания, коэффициента избытка воздуха в дымовых газах непосредственно у экономайзера и содержания серы в топливе. Наружной коррозии чаще подвергаются трубы с наименьшей температурой, т. е. у входа воды в эконо­майзер.

Для предупреждения и уменьшения кислородной и серно-кислотной коррозии труб экономайзеров подавае­мую в них питательную воду подогревают до 103—104 °С в деаэраторах атмосферного типа, а также при отсутст­вии деаэрации — до температуры не менее 70 °С. При­меняют также специальные жидкие присадки к топливу при сжигании сернистого мазута.

Механический износ труб экономайзеров под дейст­вием золы и несгоревших частиц топлива происходит в местах повышенных скоростей и концентрации уноса в дымовых газах: в проемах между змеевиками или тру­бами и стенками газохода, против щелей или неплотнос­тей в газовых перегородках, в местах поворота потоков газов, в местах отклонения потоков от скоб, подвесок, хомутов, в местах сужения газоходов и в местах завих­рения.

Занос поверхности труб экономайзера летучей золой возникает при пониженных нагрузках котла, когда ско­рость газов, проходящих через экономайзер, может сни­зиться ниже 3 м/с.

Для предохранения змеевиков экономайзера от изно­са на прямых участках и закруглениях труб устанавли­вают защитные манжеты. Иногда устанавливают группо­вую защиту закруглений труб, например у разделитель­ных перегородок. Для защиты прямых труб под углом 40—45° по направлению к газовому потоку приварива­ют прутки.

Свищи в местах сварки экономайзеров образуются из-за некачественной сварки, усталостных напряжений, возникающих в сварных швах при колебании температу­ры питательной воды перед экономайзером, недостаточ­ного охлаждения при растопках котла в переходных режимах его работы. Образование свищей может приве­сти к разрыву труб. Дефектные места сварных швов — трещины, непровары, подрезы основного металла, неме­таллические включения.

В экономайзерах кипящего типа нередко появляются трещины на отводящих трубах, соединяющих его с бара­баном котла, из-за образования в них паровых пробок при неравномерном распределении воды по змеевикам. Неравномерное поступление воды из коллектора в зме­евики экономайзера (особенно кипящего типа) также может быть причиной частого повреждения труб и обще­го ухудшения его работы.

Повреждения пароперегревателей. Повреждения труб пароперегревателей могут происходить по следующим причинам: чрезмерное повышение температуры газов перед перегревателем из-за неполного сгорания топли­ва в топке и догорания газов в камере подогревателя; зашлакование экранов и труб первого газохода; пониже­ние температуры питательной воды; повышенный присос воздуха в топке; износ поверхностей нагрева летучей золой; отложения солей на внутренней поверхности пере­гревателя из-за высокого солесодержания котловой воды; вырывание концов змеевиков из мест вальцовки з коллекторах; технологические дефекты труб; дефекты сварки стыков труб; увеличение расхода насыщенного пара; повышение допустимого верхнего уровня воды в котле; повреждение регулятора перегрева.

В отличие от труб экранов на трубах пароперегрева­телей реже образуются свищи, но чаще разрывы (пере­жог змеевиков) из-за перегрева металла. При приемке котла из ремонта необходимо проверить, не осталось ли в змеевиках и коллекторах перегревателя посторонних предметов.

Горизонтально-водотрубные котлы. В котельных небольшой пр >- изводительности эксплуатируются котлы устаревших конструкций — камерные и секционные.

Камерные котлы системы Штейнмюллера, Фицнер—Гамлера и др. имеют большие плоские камеры, соединенные с продольным бараГч - ном широкой горловиной или штуцером большого диаметра, и пря­мые кипятильные трубы диаметром до 100 мм, ввальцованные в пе­реднюю и заднюю камеры. Вследствие большого числа труб, соединяющих камеры, при растопке, резких колебаниях мл- грузки и большой форсировке котлов возможны образованна тре­щин, ослабление вальцовки труб и течи лючковых уплотнений труб­ных камер. Жесткость соединений элементов котла также являєіся причиной ослабления заклепочных швов в соединительных карма­нах (горловинах), в штуцерах барабанов и в грязевиках котлоа. Особое внимание при осмотре следует обращать: на клепаные гря­зевики, узлы соединений опускных труб с грязевиком и барабаном, швы камер.

Дефектом секционных котлов системы Бабкок—Вилькокс явля­ется неудовлетворительная циркуляция в верхних рядах труб.

Котлы системы Шухова и Шухова—Берлина имеют жесткую конструкцию и тесное расположение кипятильных труб в пучках, затрудняющее их обдувку, очистку от золы и сажи. Так как пита­тельная вода у котлов Шухова—Берлина вводится над крайними секциями-пучками, то в этих местах выявляются повреждения труб, отдулипы и значительные отложения накипи. У этих котлов иногда наблюдаются прогиб трубных решеток передних камер секционных головок, провисания труб, особенно в случае обогрева их горячими газами, и образования накипи на внутренней поверхности.

Необходимо обращать внимание на защиту головок от перегрева.

Вертикально-водотрубные котлы. В настоящее время котлы этого типа полностью вытеснили котлы других типов. Для коглов характерно полное экранирование топочных камер, наличие одного - двух сварных барабанов с трубами небольшого диаметра, непосред­ственно соединенными с барабанами. Отсутствие камер, секций, большого числа лючковых затворов, меньший водяной объем повы­сили надежность этих котлов. Кипятильные трубы, как правило, вы­полняются гнутыми, что придает им эластичность и способствует более свободному тепловому перемещению. Прямые трубы сохрани­лись лишь на некоторых старых типах котлов (Гарбе), где трубы развальцованы в специальные штампованные плиты барабанов либо закреплены косой вальцовкой в утолщенную для этого стенку ба­рабана.

Старые конструкции котлов системы Стерлинга, Гарбе и др. имеют три, пять и более клепаных барабанов. В задних пучках этих котлов наблюдаются дефекты циркуляции, нижние барабаны являются иногда местами застоя циркуляции и неравномерного разогрева.

В многобарабанпых клепаных котлах осматривают швы нижних барабанов, а в самих швах—участки пересечения продольных за­клепочных швов с поперечными у днищ или у соединительных колец, се. in барабан состоит из нескольких обечаек (эти же участки тща­тельно проверяют и у барабанов котлов системы Бабкок—Вилькокс морского типа).

В эксплуатации находятся также выпускавшиеся ранее котлы типа 1РШ (конструкции Курочко, Рассудова, Шафрана), ВВД и ТВД (конструкции Добрина).

В днищах старых котлов с малым радиусом переходной дуги и малой высотой выпуклой части могут быть выявлены трещины, рас­положенные по окружности на внутренней поверхности переходной части, преимущественно в области водяного пространства. Вначале появляются неглубокие бороздки, в дальнейшем они увеличиваются по длине, углубляются и могут стать сквозными. Такие же трещины встречаются на сгибе бортов люковых отверстий.

Наиболее распространены в котельных небольшой па - ропроизводительности котлы типов ДКВР, ДЕ, КЕ, ра­ботающие на твердом, жидком и газообразном топливе с рабочим давлением пара 0,9; 1,4; 2,4 и 3,9 МПа (9; 14; 24 и 40 кгс/см2).

При осмотре котлов проверяют заклепочные швы и места вальцовки труб, где возможно образование меж - кристаллитных трещин, возникающих главным образом в пределах водяного пространства. Внутренние поверхно­сти котлов могут иметь коррозионный износ, главным образом, в местах поступления питательной воды, слабой циркуляции воды и в местах отложений шлама. Корро­зия наружных поверхностен наблюдается в местах со­прикосновения с сырой кладкой, около люков из-за их неплотностей и течи.

В обогреваемых газами барабанах тщательно осмат­ривают места обогрева, в которых могут образоваться выпучины. Необходимо проверять наличие защиты бара­банов торкретом от перегрева в случаях, когда такая за­щита предусмотрена проектом.

Наиболее распространенными дефектами экранных и кипятильных труб являются кольцевые и продольные трещины, отдулины, свищи, утонение стенок труб и де­формация труб из-за отложений накипи или нарушения циркуляции. При осмотре обращается особое внимание на угловые экранные трубы, горизонтальные и слабона­клонные участки кипятильных труб.

Осмотр внутренней поверхности кипятильных труб в котлах с прямыми трубами производят из камер, сек­ций или барабанов, при этом труба освещается лампоч­кой с противоположной стороны.

При осмотре наружной поверхности труб обращается внимание на износ их золой, движущейся в потоке газов, особенно при камерном сжигании высокозольного топли­ва. Такому износу чаще подвергаются трубы в местах сужения сечения газоходов и резких изменений направ­ления потока газа. Износ труб выявляется с помощью специальных шаблонов или путем вырезки контрольных образцов.

Повреждения жаротрубних котлов. Котлы этого типа с одной (корнвалийские) и двумя жаровыми трубами (ланкаширские) используются в отопительных котель­ных в качестве паровых и водогрейных.

Характерными повреждениями для жаротрубных кот­лов являются выпучины в нижней части барабана котла из-за скопления шлама и накипи при обогреве ее горя­чими дымовыми газами; выпучины или прогиб жаровой трубы при упуске воды и оголение верхней части трубы или скопление в этих местах накипи и шлама. Могут появиться прогиб и вмятины корпуса под действием веса котла и воды, в случае проседания части фундамента под котлом или неправильного монтажа опор под ним. Иногда появляются трещины, образующиеся в отгибах бортов жаровых труб, в местах соединения труб с дни­щами и в отгибе бортов днищ — в месте соединения с корпусом. Основная их причина — жесткость соединений, недостаточный радиус загиба и другие дефекты изготов­ления или монтажа, затрудняющие свободное термичес­кое расширение элементов котла. Очень опасны попереч­ные трещины, возникающие преимущественно в первых звеньях жаровых труб.

В заклепочных соединениях жаротрубных котлов воз­можны повреждения из-за межкристаллитной коррозии, особенно при питании их водой после обработки 1та-ка - тионитным методом.

В трубных решетках котлов с дымогарными трубами (котлы паровозов, локомобилей, кранов) встречаются трещины между отверстиями для труб и в отбортовке, износ и деформация стенок. Наиболее частыми повреж­дениями дымогарных труб являются обгорание и износ отбортованных концов, ослабление вальцовочных соеди­нений и трещины от частых развальцовок.

В топочных камерах котлов паровозного типа воз­можны вынучины, волнистости на потолке и стенках тон­ки, трещины в бортовке топочных листов, коррозионный износ, обрыв связей, течь в вальцованных соединениях труб и в креплениях связей.

Причиной повреждений часто является неудовлетво­рительное состояние подвижной опоры котла, резкое из­менение режима работы котла, охлаждение топки и трубной решетки холодным воздухом при загрузке топ­лива и при сквозняках в помещении, скопления накипи и шлама, у пуск воды.

В вертикальных цилиндрических котлах (ММЗ, ТМЗ, МЗК, ВГК и Др.), работающих на газообразном и жид­ком топливе, следует проверять нижнюю часть внутрен­ней цилиндрической обечайки в зоне уторного кольца. В этих котлах особенно опасны выпучины в стенках вну­тренней обечайки и дефекты в сварных швах уторного и шуровочного колец, образующиеся вследствие частого охлаждения при шуровке и подаче топлива, расстройст­во и течь вальцовочных соединений в результате упуска воды или частых перевальцовок, образование накипи и шлама. При осмотре котлов любых конструкций прове­ряется состояние кромок люковых отверстий, крышек люков и их креплений.

Повреждения водогрейных котлов. Надежность водо­грейных котлов главным образом зависит от конвектив­ных поверхностей нагрева, подвергающихся наибольше­му загрязнению и коррозии, особенно при сжигании топ­лива с высоким содержанием серы.

При осмотре водогрейных котлов типов ПТБ, ПТВМ, ПТВГ проверяется состояние труб конвективной части, где возникают коррозионные язвины как с внутренней, так и с наружной стороны. В отдельных случаях при на­рушении водного режима имеет место пережог труб из-за отложений накипи и шлама. Перед проведением внутрен­него осмотра рекомендуется производить контрольные вырезки из трубной системы котла.

При осмотре коллекторов обращается внимание на наличие и состояние разделительных перегородок, воз­можный коррозионный износ стенок как с внутренней, так и с наружной стороны и на состояние стенок в зоне опорных устройств.

После проведения внутреннего осмотра и устранения выявленных дефектов проводят гидравлическое испыта­ние котла.