Размещено на http://www.allbest.ru/

Кузбасский государственный технический университет

имени Т.Ф. Горбачева

ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РЕМОНТА И ДИАГНОСТИКИ МОСТИКОВ ТРУБНОЙ РЕШЕТКИ БАРАБАНОВ КОТЛОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

А.Н. Смирнов, д. т. н., В.Л. Князьков,

к. т. н., Н.В. Абабков, к. т. н.

г. Кемерово, Российская Федерация

В статье рассмотрен пример восстановительного ремонта поврежденных мостиков трубной решетки барабанов котлов высокого давления. Ремонт заключался в удалении дефектного металла, наплавке модулированным током при проведении предварительной и сопутствующей термической обработки. После наплавки, помимо традиционных методов контроля, применялся спектрально-акустический метод.

В период эксплуатации барабанов котлов высокого давления, изготовленных из сталей 16ГНМ, 22К и 16М на предприятиях ОАО "Кузбассэнерго", были выполнены ремонтно-восстановительные работы, технология которых не полностью приведена в инструкции [1]. Данная технология разработана в ООО "Кузбасский Центр сварки и контроля" [2] и была, в частности применена при ремонте барабана котла ст. № 2 Южно-Кузбасской ГРЭС (г. Калтан, Кемеровская обл.) [3].

При проведении технического диагностирования в мостиках трубной решетки барабана котла высокого давления, тип котла ПК-10 (специальная молибденовая сталь, 1490Ч95 мм, давление в барабане - 11,0 МПа, температура - 316 С, дата изготовления 1950 г., дата пуска 1951 г., время эксплуатации - 320 тыс. ч) было обнаружено большое число дефектов, характер которых представлен на (рис.1, а и б). Ремонт барабана выполняли в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и системы обеспечения охраны труда.

Удаление дефектов в мостиках и подготовка к наплавке. В первую очередь, закрывали отверстия водоопускных труб для предотвращения попадания в них посторонних предметов и обозначали контуры выборок мостиков по границам повреждений несмываемой краской.

Особенностью выполнения условий охраны труда при работах по выборке дефектного металла являлась необходимость постоянной вентиляции барабана котла в период ремонта, которую обеспечивали основным и резервным вентилятором, а также применением установки тока повышенной частоты для предварительного, сопутствующего подогрева и термической обработки.

а) б)

Рис.1. Характер повреждения мостиков трубной решетки барабана:

а - растрескивание; б - вид после периодического удаления трещин

Выборку дефектов осуществляли механическим способом. Форма и размеры выборок соответствовали указанным на рис.2. Некоторые размеры (обозначенные *) корректировали в процессе выборки до полного удаления дефектов. Очищали поверхность барабана вокруг выборок на 100 мм до металлического блеска.

Рис. 2. Схема выборки мостиков трубной решетки барабана

После механической обработки поверхности выборок и прилегающие к ним поверхности барабана контролировали методами цветной или магнитопорошковой дефектоскопии. До проведения наплавочных работ проводили измерение твердости, которая составляла 140-160 НВ.

Наплавка. Для наплавки применяли электроды тип Э-46А, марки УОНИ 13/45 и тип Э-50А, марки УОНИ 13/55 по ГОСТ 9466 и ГОСТ 9467 диаметром 3 мм. Предварительный и сопутствующий подогрев выполняла специализированная организация ООО "УНИТЕХ" (г. Уфа) по режиму, показанному на рис.3.

Рис. 3. Режим термообработки при ремонте мостиков трубной решетки барабана котла № 2 (ПК-10) ЮК ГРЭС

Наплавку выполняли на режимах тока 90-110 А. Направление наплавки изменяли при каждом проходе на противоположное, как это показано на рис. 4.

Рис. 4. Схема наплавки мостиков трубной решетки барабана

Дефекты в виде наплывов и подрезов удаляли шлифованием с последующим тщательным удалением крошек корунда. Наплавка по высоте превышала поверхность барабана на 4-6 мм. По завершении наплавки и полном охлаждении, её поверхность выравнивали шлифованием вровень с поверхностью барабана. По окончании шлифовки участок наплавки выдерживали при температуре подогрева в течение 3 часов с последующим охлаждением под слоем теплоизоляции. Проводили контроль качества наплавки стандартными методами неразрушающего контроля (ультразвуковая, цветная и магнитопорошковая дефектоскопии), а также с использованием акустической многофункциональной системы "АСТРОН" (спектрально-акустический метод). Измерение времени задержки волн Релея с применением многофункциональной установки "АСТРОН", предназначенной для контроля состояния материала. В основу работы системы положен современный спектральный импульсный метод акустической структурометрии.

Для обеспечения устойчивого сигнала, на исследуемую поверхность наносили слой глицерина. Для проведения акустических измерений поверхность сканирования разбивали на зоны в виде прямоугольников (рис. 5).

Рис. 5. Схема измерения поверхностных акустических характеристик

Полученные результаты времени задержки импульсов волн Релея - R (нс), а также изменения величины задержки импульсов волн Релея в зоне приварки водоопускной трубы представлены на рис. 6.

Результаты замеров (рис. 6) отражают характер изменения времени задержки волн Релея относительно сечений исследуемых образцов наплавленного металла. Данные измерений обработаны программой "STATISTICA" с доверительной вероятностью 0,95.

Экспериментально установлено, что время задержки волн Релея возрастает до 90 нс в ЗТВ в образцах наплавленного металла барабанов котлов высокого давления. Эта величина изменяется в зависимости от режимов сварки и термообработки.

Рис. 6. Изменение времени задержки волн Релея относительно сечения исследуемого образца наплавленного металла

Проведенные измерения твердости показали, что значения оказались примерно одинаковы во всех зонах: наплавленный металл - 160-170 НВ, ЗТВ - 175-180 НВ, основной метал - 175-180 НВ. При этом значения твердости металла основных элементов барабанов из специальной молибденовой стали согласно требований нормативной документации должны находиться в пределах от 120 до 180 НВ. Таким образом, реальные значения твердости не превысили допускаемых значений.

котел трубная решетка наплавка

Список литературы

1. СО 153-34.17.442-2003. Инструкция по порядку продления срока службы барабанов котлов высокого давления.

2. Смирнов, А.Н. Опыт ремонта барабанов из специальной молибденовой стали котлоагрегата ПК-10/А.Н. Смирнов, В.Л. Князьков, Н.М. Макаров и др. // Электрические станции. - 2003. - № 6. - С.17-22.

3. Диагностика, повреждаемость и ремонт барабанов котлов высокого давления / Н.В. Абабков, Н.И. Кашубский, В.Л. Князьков и др., под общ. ред. Смирнова А.Н. - М.: Машиностроение, 2011. - 256 с.

Размещено на Allbest.ru