Ремонт судовых котлов и теплообменных аппаратов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ремонт судовых котлов и теплообменных аппаратов

износ котел деформация ремонт

Износы, повреждения и дефектация перед ремонтом

Основными видами износов и повреждений судовых котлов и теплообменных аппаратов являются: разъедания - коррозионные и эрозионные разрушения; пропаривание и течь в соединениях; трещины и разрывы отдельных частей, и остаточные деформации.

Коррозионное разрушение паровых котлов наблюдается как со стороны водяного, парового и топочного пространства, так и с внешней стороны котлов. В пароводяном пространстве коррозионный процесс развивается из-за воздействия кислорода и углекислоты, попадающих в котел вместе с питательной водой, а также в результате разложения пара. При окислении горячей стенки котла происходит реакция. По внешнему виду разрушения носят точечный и язвенный характер. Наличие в котлах и теплообменных аппаратах узлов из разнородных металлов (стальные коллекторы и трубы, бронзовая и чугунная арматура), а также корродированных участков котлов создают гальванические пары.

Значительные разъедания внутренних поверхностей котлов вызывают различные органические и неорганические примеси, содержащиеся в питательной воде.

Эрозионные разрушения металла котлов наблюдаются как с внутренней стороны под воздействием протекающего пара и частиц воды, так и со стороны топочного пространства под воздействием газов и твердых частиц (золы).

Части котлов, расположенные в огневом пространстве, разрушаются также от химической коррозии под воздействием сернистых газов S0₂ и S0₃, образующихся при сгорании серосодержащих топлив.

Значительное влияние на скорость газовой коррозии оказывает температура уходящих дымовых газов. Если температура газов будет ниже «точки росы» S0_2, то начинается образование сернистой кислоты, которая в виде капель осаждается на металлических поверхностях и разрушает их.

С внешней стороны стенки котлов разъедаются от воздействия на металл влажного воздуха и углекислоты. Особенно сильно подвержены подобному виду коррозии нижние части корпусов огнетрубных котлов и водяные коллекторы водотрубных котлов.

Пропаривание в соединениях котлов является одним из распространенных дефектов котлов. Основной причиной пропаривания в швах, местах крепления водогрейных и дымогарных труб, связей, арматуры является коррозия. Ослабленные коррозионными разрушениями кромки листов, заклепки, хвостовики дымогарных труб, связей совместно с их гнездами в трубных решетках, стенках огневых камер и днищах котлов теряют свою первоначальную прочность, плотность и под давлением в котлах пропаривают.

Несоблюдение правил технической эксплуатации котлов, чрезмерно быстрый подъем или снижение давления, возникновение температурных напряжении нарушение технологии при ремонте или постройке котлов нередко является причиной хронического пропаривания.

Трещины в котлах возникают в результате усталости металла, в местах, наиболее подверженных действию температурных напряжении (отвороты жаровых труб и другие части).

Другим фактором, вызывающим появление трещин в котлах, является воздействие щелочной среды на напряженный металл котлов. Это явление носит название каустической или щелочной хрупкости. Каустическая хрупкость развивается при температурах выше 100°С и возникает обычно у краев отверстий водогрейных и дымогарных труб, связей, в гнездах трубных решеток. Для предотвращения появления трещин необходимо, чтобы местная концентрация щелочи не превышала 10-12%.

При ремонте котлов и изготовлении новых деталей нельзя допускать наклепа на отдельных поверхностях и при необходимости отжигать детали при температуре нагрева выше АС₃.

Остаточные деформации - нередкое явление в водотрубных котлах у водогрейных труб, элементов пароперегревателей и газонаправляющих щитов, а у огнетрубных котлов подобные явления наблюдаются в районе огневых камер, жаровых труб и трубных решеток. Характерным видом остаточных деформаций у котлов являются выпучины на отдельных частях и проседания жаровых труб, основной причиной появления которых являются местные перегревы стенок вследствие осаждения накипи и снижение механических свойств котельной стали. В отдельных случаях возникновению выпучин и проседаний способствует упущение воды из котлов во время эксплуатации, что вызывает перегрев отдельных участков, потерю прочности и остаточные деформации в виде выпучин и проседаний.

Освидетельствование и дефектация. Наблюдение н контроль за техническим состоянием котлов при эксплуатации судов внутреннего плавания осуществляет Речной Регистр РСФСР.

Контроль за техническим состоянием действующих котлов осуществляют наружным осмотром, внутренними освидетельствованиями и гидравлическими испытаниями.

Выбор условий ремонта котлов зависит от вида, характера и объема ремонтных работ, а также возможностей завода (мощности его грузоподъемных и транспортных средств, размеров производственных площадей и оборудования). Наиболее рационально и экономически целесообразно капитальный ремонт главных котлов выполнять в цехах заводов, а текущий и средний ремонт - при положении котлов на судовых фундаментах. Средний и капитальный ремонты вспомогательных утилизационных котлов и теплообменных аппаратов во многих случаях экономически целесообразнее осуществлять в цеховых условиях.

Разоружение котлов для транспортировки в цех заключается в отсоединении паровых и водяных трубопроводов, связей, крепящих котлы к корпусу судна, снятии арматуры и т.п. Вытаскивают котлы грузоподъемными средствами через верхнюю палубу, транспортируют на передвижных платформах к стендам, где их ремонтируют.

Дефектацию котлов выполняют после тщательной очистки от шлама, грязи, ржавчины, нагара, пыли и воды. Согласно требованиям техники безопасности освещение при дефектации котлов, как и в других случаях освидетельствования, допускается исключительно низковольтное - 6 или 12 В.

При дефектации жаровых труб в первую очередь обращают внимание на наличие проседании. Замеры производят в четырех направлениях с помощью микрометрического или простого раздвижного штихмасса с точностью до 1 мм. Замеры вносят в таблицу, по ним делают заключение о наличии, размерах и направлении деформаций. Относительные деформации сличают с предельно допустимыми, установленными Правилами Регистра.

При равном или меньшем 3%, допускается дальнейшая эксплуатация жаровых труб. При больших деформациях жаровые грубы правят.

Остаточные деформации водогрейных и дымогарных труб котлов выявляют тщательным осмотром и проверкой. Деформированные трубы ремонтируют или заменяют новыми. Трещины в котлах являются недопустимым дефектом, их выявляют с помощью современных методов дефектации (цветной, магнитной, ультразвуковой дефектоскопии).

Выпучины плоских стенок котлов, трубных решеток, стенок огневых камер выявляют наложением линеек или шаблонов на исследуемую поверхность. По Правилам Регистра допустимая стрелка прогиба плоских стенок не более одной толщины замеряемого металла. При более значительных выпучинах их устраняют правкой и постановкой ребер жесткости или заменяют деформированную часть.

Обнаруженные при дефектации разъедания замеряют по глубине и площади, после чего решают ремонтировать наплавкой или заменят дефектную часть новой вставкой.

Технологические процессы ремонта

Выявленные дефекты котлов после очистки устраняют одним и следующих способов ремонта: электронаплавкой поврежденных коррозией и эрозией участков; вваркой вставок; устранением пропаривания и течи в соединениях; правкой выпучин; заменой основных частей котлов.

Очистку котлов производят перед ремонтом и как профилактическое мероприятие. Существует несколько способов очистки котлов: химическая, ультразвуковая и ручная механизированная.

Химическая очистка - один из наиболее эффективных способов широко применяемых как в отечественной, так и зарубежной практике. Основными достоинствами этого способа являются: возможность применения для всех типов котлов и теплообменных аппаратов независим от их конструкции и размеров, высокая производительность способ (длительность очистки сокращается в 20-30 раз по сравнению с ручной), обеспечивается более высокое качество очистки от накипи, шлама и ржавчины. К недостаткам химической очистки следует отнести более высокую стоимость работ и необходимость соблюдения повышенных требований техники безопасности и охраны труда в процессе очистки. Для химической очистки котлов существует специальный препарат, который состоит из 20%-ного водного раствора соляной кислоты (эмульгатор) и 0,8%-ного препарата Уиикол ПБ-4, являющегося ингибитором. От действия эмульгатора накипь разрушается и легко удаляется из котла, а ингибитор предотвращает окисление металла котла. Химическая очистка состоит из операций: подготовки котлов к очистке и соответствующего раствора препарата, самой очистки котлов и нейтрализации воздействия препарата па металл котла. Очистку производят с помощью насоса посредством циркуляции раствора в котлах. Раствор через крапы нижнего продувания засасывается насосом и снова через питательные клапаны подается в котлы. При низких наружных температурах раствор подогревают до 50-60° С. Контролируют качество раствора через каждые 30 мин путем отбора проб и определения состава раствора. Постоянство состава раствора поддерживают добавлением в него ингибированной кислоты. Покачивание раствора через котел прекращается, если последние три пробы показывают, что концентрация раствора остается постоянной. После окончания кислотной промывки раствор из котла удаляют и всю систему заполняют теплой чистой водой. Промывку чистой водой производят до получения нейтральной реакции промывочной воды. После этого котел заполняют однопроцентным раствором тринатрийфосфата. нагретого до 60-70°С. Промывка последним раствором продолжается в течение 1 ч, затем котел окончательно промывается чистой водой. На рис. 151 изображена принципиальная схема промывки утилизационного котла от накипи кислотным раствором.

Газотрубный двухходовой утилизационный котел вертикального типа, который устанавливают на теплоходах с двигателем НВД-48 мощностью 500 л.с. Давление в котле и питание его водой регулируются автоматически. Для наблюдения за состоянием поверхности нагрева на обечайке имеются лючки.

Трубы очищаются от накипи при поднятой или полностью снятой обечайке. Со стороны газового пространства поверхности очищаются специальными банниками при снятых верхней и нижней крышках. На нижней крышке имеется кран для периодического удаления гудрона из нижней камеры котла. Донышки верхней и нижней камер для обеспечения необходимой прочности подкреплены кницами. Ремонт или замену газовой заслонки производят при снятой верхней крышке без демонтажа всей верхней камеры. Полное осушение котла производят через кран, расположенный в нижней трубной решетке. Устойчивое положение котла на судне обеспечивается креплением его вертикальных и горизонтальных опор к фундаменту. Для компенсации тепловых расширений вертикальная опора имеет овальные отверстия. Котел изолирован совелитовыми плитами и покрыт кровельным железом. Все фланцевые соединения, заглушки и крышки изолированы асбестовыми матрацами.

Ультразвуковая очистка котлов, как и химическая, является одним из современных и прогрессивных способов, обеспечивающих предотвращение осаждения накипи на нагревательных поверхностях и освобождение от нее паровых котлов и других теплообменных аппаратов. При этом способе очистки используются упругие колебания с частотами более 16000 Гц.

Ручную механизированную очистку выполняют обычно после щелочения и промывки котлов с помощью стальных щеток, секачей и ротационных пластинчатых приборов. Применение пневматического ударного инструмента при очистке не рекомендуется, так как возможно нанесение опасных для металла котлов надрезов, заусенцев и других повреждений.

Для очистки внутренних поверхностей водогрейных труб на месте применяют шарошки-фрезы, насаженные на гибкий вал с электрическим и пневматическим приводом, а также гидротурбинные очистители, которые одновременно очищают и промывают трубы водой.

Ремонт наплавкой с помощью электрической дуги выполняют для восстановления коррозионных разъеданий на отдельных деталях и частях паровых котлов: коллекторах водотрубных котлов, задних стенках огневых камер, трубных решетках, гнездах для труб и связей. Наплавка значительных площадей до 2500 см² при глубине разъеданий до 40-50%, хотя и допускается Правилами Регистра, однако не может быть во всех случаях признана экономически эффективной. Во многих случаях наиболее целесообразна вырезка корродированных участков II вварка на их место новых частей.

Такой способ ремонта особенно эффективен вместо выполнения потолочных наплавочных работ в котлах. Если ремонт наплавкой признан необходимым, принципиальный технологический процесс его выполнения следующий.

Корродированную площадь, предназначенную для наплавки, очищают от ржавчины с помощью секачей и щеток, затем разбивают на прямоугольные или треугольные участки со стороной, равной 100-150 мм, что делается для уменьшения усадочных напряжений. Наложение валиков при наплавке производится в шахматном порядке, и направление их положения на смежных участках принимается под углом 90° при прямоугольной и 60° при треугольной разбивке площади. При малых площадях наплавки участок не разбивается на прямоугольники (треугольники) и направление валиков в этом случае принимается перпендикулярно оси котла.

Для наплавки применяют электроды типа Э42 и Э42А в соответствии с ГССТ 2423-51.

В практике ремонта часто наплавляют гнезда трубных решеток, а также гнезда для связей в задних стенках и днищах» котлов. До начала наплавочных работ с помощью разверток выбирают металл в гнездах, затем наплавляют кольцевые валики. Качество наплавки проверяют внешним осмотром с помощью физических методов контроля и гидравлических испытаний.

Ремонт вваркой вставок - один из наиболее распространенных и эффективных способов ремонта котлов и теплообменных аппаратов. Его применяют при постановке вставок в нижних частях коллекторов водотрубных котлов в районе подвижных опор, на жаровых трубах и стенках огневых камер огнетрубных котлов при замене корродированных частей утилизационных котлов и других теплообменных аппаратов.

Согласно Правилам Регистра, каждое сварное соединение встык должно удовлетворять расчету на прочность.

Важнейшим требованием при определении границ вставок является то, чтобы швы располагались вне отбортовок и отфланцовок, т.е. вне наиболее напряженных участков котла. Для сварки делают У- или X-образную разделку кромок. Однако предпочитается X-образная разделка кромок, так как при этом уменьшаются: трудоемкость сварки, расходы электродов и электроэнергии и, наконец, деформирование конструкции, которое возникает при сварке. Материалом для вставок паровых котлов с рабочей температурой до 400°С используют стали, близкие по свойствам к основному металлу (стали марок 15К, 20К, 25К в соответствии с ГОСТ 5520-50). Стали 15К и 20К применяют для вставок, подвергающихся штампованию и работающих под непосредственным воздействием горячих газов и высоких температур, сталь 25К - для вставок, не соприкасающихся с огнем.

Для ремонта паровых котлов, работающих при температурах более 400-500°С, применяют легированные стали: средне марганцовистые, молибденовые (15М и 20М) и хромомолибденовые (12ХМ).

Для ремонта котлов постановкой вставок разрабатывают технологический процесс, который согласовывают и утверждают с Речным Регистром РСФСР.

Вварку вставок осуществляют обратноступенчатым способом, в строго определенной последовательности, благодаря чему обеспечиваются минимальные сварочные напряжения и незначительные деформации на участке ремонта котла.

Качество ремонта проверяют внешним осмотром и гаммаграфированием или рентгенопросвечиванием сварных швов и последующими гидравлическими испытаниями.

Смену отдельных частей котлов производят в тех случаях, когда износы и повреждения достигают значительных размеров и устранить их рассмотренными выше способами становится экономически нецелесообразным. В этих случаях сменяют отдельные части котлов, как, например, водогрейные и дымогарные трубы, связи, части огневых камер и трубные решетки.

Технологический процесс смены водогрейных и дымогарных труб состоит из операций: удаления старых негодных труб, подготовки гнезд трубных решеток, установки новых или отремонтированных труб на место, проверки качества выполненной работы. Способ удаления водогрейных и дымогарных труб из котлов зависит от конструкции их закрепления в трубных решетках.

Вырезают и удаляют водогрейные трубы со стороны топочного пространства. Оставшиеся развальцованные хвостовики водогрейных труб выбивают тупым чеканом или специальным приспособлением, чтобы не повредить гнезда. Водогрейные и дымогарные трубы, заваренные в трубных решетках, освобождают с помощью специальных приспособлений, оборудованных фрезами для срезания швов.

Простые вальцованные дымогарные трубы удаляют с помощью газовых резаков, а связные трубы, закрепленные на резьбе, подрезают резаками и выбивают из гнезд трубных решеток чеканами.

Гнезда трубных решеток проверяют на эллиптичность, которую устраняют наплавкой, расточкой или развертыванием.

Водогрейные трубы изготовляют из сталей марок 15М, 20М и 12ХМ, а дымогарные трубы - из низкоуглеродистой стали марок 10 и 20.

Водогрейные трубы изготовляют но шаблонам из стальной проволоки диаметром 4-6 мм, снятым с места или с пазовой разметки согласно чертежу.

Отрезают трубы на труборезных или токарных станках, дисковых пилах или с помощью газовых резаков. Подсадку концов труб до заданных размеров выполняют в кузнечных цехах на оправках. Гнут трубы на трубогибочных станках, затем концы труб отжигают. Завершающей операцией по изготовлению труб являются гидравлические испытания на рабочее давление.

При ремонте огнетрубных котлов Правилами Речного Регистра РСФСР допускается наращивание дымогарных труб из 1-2 сростков на одной трубе, если качество труб еще достаточно высокое.

Срощенные дымогарные грубы подвергают гидравлическому испытанию на давление, превышающее рабочее на 5 кгс/см².

Качество установки труб после окончания ремонтных работ проверяют путем гидравлического испытания.

Смену связей в котлах выполняют в соответствии с технологическим процессом, состоящим из операций: удаления старых связей, подготовки гнезд для установки новых, изготовления связей и установки их на место. Короткие связи, установленные на резьбе, удаляют выжиганием газовым пламенем или высверливанием с помощью сверлильных пневматических машин. После удаления стержней связей гнезда развертывают до полного устранения остатков резьбы.

Короткие связи изготовляют из горячекатаной калиброванной углеродистой стали марок 15К и 20К (ГОСТ 5520-50) без обработки на токарных стенках, если диаметр калиброванной стали удовлетворяет размерам. В горцах связей высверливают отверстия для сигнализации в случае разрыва и повреждения связи.

Перед сваркой места наложения швов тщательно зачищают. Звенья гладких жаровых труб изготовляют из одного листа с продольным стыковым швом. Материалом для них служит сталь марок 15К и 20К. Обечайки звеньев жаровых труб гнут на гибочных вальцах. Стыки подгоняют в нагретом состоянии при температуре не ниже 800°С. Компенсационные кольца изготовляют горячей штамповкой. Собирают трубы так, чтобы продольные швы были расположены ниже колосниковой решетки на 45^е. Трубы сваривают в полном соответствии с технологическим процессом. По окончании всех работ котел подвергают гидравлическому испытанию.

Смена частей огневых камер - наиболее часто встречающийся вид ремонта котлов. Технологический процесс замены стенок огневых камер состоит из операций: удаления коротких связей и заменяемых частей, подготовки кромок, изготовления шаблонов и стенок, установки стенок на место, сварки их и установки коротких связей. Заменяемые части стенок вырезают газовыми резками. Форма подготовленных кромок новых стенок для сварки У-образная.

Материалом для стенок служат стали марок 15К и 20К. Изготовленные части стенок доставляют на место, устанавливают на электроприхватки и сваривают обратноступенчатым швом, затем подваривают швы с обратной стороны. После этих операций сверлят и развертывают гнезда, а затем устанавливают короткие связи. Подобным же образом сменяют поврежденные потолки и другие части огневых камер.

Завершающий этап ремонта - гидравлическое испытание котла.

Смена и ремонт пароперегревателей состоит из демонтажа, предварительных гидравлических испытаний, изготовления отдельных частей, сборки, установки на место и окончательных гидравлических испытаний совместно с паропроводами.

В состав демонтажных работ входит: отсоединение паропроводов насыщенного и перегретого пара от коллектора, снятие крышек, удаление изоляции и отсоединенных элементов. После тщательной очистки элементы подвергают гидравлическим испытаниям для выявления дефектов.

Основными дефектами пароперегревателей являются: трещины, разрывы труб, выну чины, пережоги труб и др.

При замене труб пароперегревателей необходимо руководствоваться Правилами Регистра, согласно которым наименьшую толщину стенок труб в зависимости от рабочего давления, диаметра трубы и температуры пара. Материалом для труб пароперегревателей служат стали марок 10 или 20 (ГОСТ 304-50).

Коллекторы изготовляют из стали марок 15М и 15ХМ.

У котлов КВ-5 длина змеевиков достигает 20 м, в связи с этим последние сваривают встык из отдельных труб. Змеевики с коллекторами соединяют вальцовкой или на сварке. Отремонтированные в цехе элементы пароперегревателей подвергают гидравлическим испытаниям на двойное рабочее давление. Пароперегреватели после соединения с паропроводом совместно испытывают на полуторное рабочее давление плюс 3,5 кгс/см².

Отремонтированный котел подвергают паровой пробе, за которой следует установка изоляции и обшивки.

Изоляцию и обшивку периодически сменяют в связи с плановым гидравлическим испытанием, ремонтом коллекторов и корпусов водотрубных. огнетрубных и утилизационных котлов.

Изоляция состоит из двух основных частей: обмазки и обшивки, предохраняющей обмазку от разрушения.

В качестве изоляционных материалов для котлов применяют: асбестит, асботермит, асбозурит, ньювел, совелит. Их выпускают в виде порошка и на месте потребления превращают в тестообразную массу, добавляя соответствующее количество воды. Кроме указанных изоляционных материалов, нередко используют матрацы из асбестовой ткани, совелитовые и вулкаинтовые плиты.

В качестве обшивки, предохраняющей изоляцию от разрушения, используют: асбестовое полотно, равентух, кровельное железо.

После нанесения обшивки котел окрашивают суриком.

Наружным освидетельствованием котлов после ремонта представитель Регистра завершает процесс подготовки котлов к эксплуатации. Окончательную проверку качества ремонта и сдачу котлов в эксплуатацию осуществляют в процессе швартовных и ходовых испытаний судна.

Размещено на Allbest.ru