3.9. Предупреждение повреждений клепаных барабанов и барабанов, сильно ослабленных отверстиями для завальцовки труб

При эксплуатации котлов низкого и среднего давления с клепаными барабанами имели место повреждения, связанные с образованием трещин в заклепочных и вальцовочных соединениях. В ряде случаев образование трещин сопровождалось авариями с тяжелыми последствиями. Повреждения заклепочных и завальцовочных соединений вызываются сочетанием ряда факторов:

наличием в металле элементов соединений (кромки обечайки барабана, накладки, заклепки, развальцованные концы труб) высоких напряжений, обусловленных конструктивным оформлением и технологией их выполнения;

воздействием на участки повышенных напряжений котловой воды с повышенной концентрацией щелочи, образующейся в пазухах и микрозазорах заклепочных и вальцовочных соединений, особенно при их недостаточной плотности, сопровождающейся пропариванием. О наличии неплотностей в заклепочных и вальцовочных соединениях можно судить по характерным солевым отложениям в районе соединений со стороны топки или газохода котла;

высокой относительной щелочностью котловой воды и глубокой умягченностью питательной воды. При этом сульфаты, фосфаты и шлам, выпадающие из раствора, не препятствуют омыванию металла барабана водой с повышенной концентрацией щелочи. Признано, что для предупреждения образования трещин относительная щелочность котловой воды не должна превышать 20%;

температурными неравномерностями при эксплуатации котла, вызывающими дополнительные напряжения в заклепочных и вальцовочных соединениях. Температурные неравномерности появляются при:

вводе в барабан холодной питательной воды без паровой "рубашки" в месте ввода;

неудовлетворительном распределении питательной воды в барабане;

неисправности системы распределения питательной воды в барабане;

растопках в режиме горячего резерва с периодическими подпитками и большим расходом воды;

подаче холодной воды на заполнение неостывшего после останова котла;

упусках воды;

попадании при авариях перегретого пара обратным ходом в барабаны (особенно в сухопарники);

повреждениях (обвалах) обмуровки, защищающей от обогрева заклепочный шов нижнего барабана.

Температурные неравномерности могут иметь место и в клепаных грязевиках.

Неблагоприятное сочетание указанных факторов приводит к образованию трещин щелочной (каустической) хрупкости, которые быстро прогрессируют. Такие явления наблюдались при переводе котлов старой конструкции на безнакипный водный режим с питанием Na-катионированной водой без разработки и реализации профилактических мер. Наибольшую опасность представляет сочетание высокой относительной щелочности (около 50%) котловой воды с появлением неплотностей в заклепочных и вальцовочных соединениях.

В качестве профилактических мер* по предупреждению повреждений барабанов с заклепочными соединениями и барабанов, сильно ослабленных (коэффициент прочности 0,5 и менее) отверстиями для крепления в них труб вальцовкой, владельцы котлов должны выполнять:

______________________

* Меры по предупреждению повреждений клепаных барабанов и барабанов, сильно ослабленных очками для завальцовки труб, опубликованы в "Сборнике директивных материалов по эксплуатации энергосистем. Теплотехническая часть" (М.: Энергоиздат, 1981).

диагностический контроль состояния металла барабанов ультразвуковым или магнитопорошковыми методами дефектоскопии в капитальные ремонты котлов. Наряду с дефектоскопическим контролем необходимо проводить при каждом техническом освидетельствовании котла тщательные осмотры с простукиванием заклепочных соединений, а также осмотры вальцовочных соединений. Наличие солевых отложений (наростов) со стороны топки или газохода у заклепок, кромок накладок или трубного отверстия, а также шламовых валиков на внутренней поверхности вальцовочного пояса трубы или около колокольчиков свидетельствует о неплотности соединения и возможном образовании в этом месте трещин щелочной хрупкости. При проверках барабанов особенно пристальное внимание необходимо обращать на швы нижних барабанов, а в самих швах - на участки пересечения кольцевых и продольных швов, на передний продольный шов нижнего барабана, если были случаи обвала обмуровки, защищающей его от обогрева, задний продольный шов верхнего заднего барабана, клепаные грязевики и швы приклепки к барабанам камер и опускных труб; на воротники приклепаных перепускных труб между барабанами и вводов питательной воды; на швы приклепки днищ нижних барабанов и завальцованные концы труб;

требования производственной инструкции по ведению режимов растопки, останова и заполнения водой. При частых остановах котла в горячий резерв с целью снижения температурных неравномерностей в барабане при подпитках может быть выполнена отдельная водораспределительная труба в паровом пространстве барабана для обеспечения прогрева струи питательной воды в паровом объеме (рис. 3.47);

консервацию котлов в период простоя в соответствии с действующими специальными инструкциями;

Рис. 3.47. Устройство ввода питательной воды во время горячего резерва с прогревом струй

при относительной щелочности котловой веды более 20%;

ввод пассиваторов в соответствии с "Правилами технической эксплуатации". При относительной щелочности более 50% необходимо применять подкисление или снижение щелочности в тракте водоподготовки (например, Н - Na-катионирование);

замену клепаных грязевиков при наличии повторяющихся повреждений на грязевики, выполненные из цельнотянутых труб;

контроль по реперам за температурными перемещениями барабанов и трубных контуров. При выявлении защемлений указанных элементов они должны быть своевременно устранены. В многобарабанных котлах следует обращать внимание на предотвращение повышенных компенсационных напряжений в концах труб задних экранов, завальцованных в нижний барабан. При этом вертикальное смещение нижнего экрана следует рассчитывать по сумме удлинений кипятильных пучков котла и экрана;

защиту барабанов водотрубных котлов, особенно части их, где расположен продольный шов, от перегрева с газовой стороны, если они не являются одной из основных поверхностей нагрева;

установку защитных рубашек на вводе в барабан сред с температурой, не равной температуре насыщения (ввод питательной воды, линии водоуказателей и др.), при обнаружении повреждений в металле барабана или завальцованных концах труб.