Обследование жаротрубного водогрейного котла типа АВ-2, отработавшего расчетный срок службы Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Даутов Шайх-Ахмад Шахабович1, Коробейников А.Ю.2, Чистовский А.В.3, Пипко О.В.4,

5 ©

Прокопчук Т.Б.

Главный механик ООО «ОРИОН»; Заместитель генерального директора ООО «ОРИОН»; руководитель ООО «НПП ОСОРД»; 4Г лавный инженер проектов ООО «ПКФ «Регион»; 5Начальник лаборатории ЛНК ООО «ИНТ-ЭНЕРГО»

ОБСЛЕДОВАНИЕ ЖАРОТРУБНОГО ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА ТИПА АВ-2, ОТРАБОТАВШЕГО РАСЧЕТНЫЙ СРОК СЛУЖБЫ

Аннотация

Данная статья посвящена вопросу технического диагностирования жаропрочного водогрейного котла, с целью определения соответствия состояния резервуара действующей нормативной документации, определения технического состояния (сроков и объема последующих обследований, необходимости проведения ремонтных работ или исключения из эксплуатации) и оценки остаточного ресурса. Программа разработана на основании требований нормативной документации, действующей на территории России.

Ключевые слова: техническое состояние, степень повреждения, техническое

диагностирование, резервуар.

Цель проведения обследования:

Техническое диагностирование жаротрубного водогрейного котла типа АВ-2 с целью определения его соответствия требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116 [2] (далее ФНП) является документом, определяющим:

- соответствие технического устройства требованиям промышленной безопасности;

- определение технического состояния на момент проведения диагностирования;

- работоспособность и условия дальнейшей эксплуатации котла до очередного обследования.

Программа технического обследования разработана на основании требований:

-116-ФЗ от 21.07.97 г. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1];

- Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116 [2];

- «Методика технического диагностирования жаротрубных котлов», Всесоюзный

Научно-Исследовательский и Проектно-Конструкторский Институт Атомного

Энергетического Машиностроения (ВНИИАМ), 1990 г. [4];

- СО 153-34.17.439-03 «Инструкция по продлению срока службы сосудов,

работающих под давлением» [5].

Краткая характеристика и назначение объекта обследования

Общие сведения.

© Даутов Шайх-Ахмад Шахабович, Коробейников А.Ю., Чистовский А.В., Пипко О.В., Прокопчук Т.Б., 2015 г.

Водогрейный котел типа АВ-2 предназначен для выработки горячей воды, используемой в системах отопления и горячего водоснабжения.

Изготовлен в 1984 г. на Белгородском заводе Энергомаш, г. Белгород.

За время эксплуатации котлу проводились технические освидетельствования. При этом дефектов, препятствующих безопасной эксплуатации, не отмечалось.

Установленные эксплуатационные параметры котла: давление - 0,7 кгс/см2,

температура - до 95о С.

Паспортные данные котла.

№№ п/п Наименование Данные

1 Тип котла Водогрейный жаротрубный

2 Завод изготовитель Белгородский завод Энергомаш, г. Белгород

3 Дата изготовления 1984 г.

4 Дата ввода в эксплуатацию 1986 г.

5 Давление пара в барабане: рабочее по паспорту разрешенное 0,7 кгс/см2 0,7 кгс/см2

6 Теплопроизводительность 7 X 106 ккал/ч

7 Вид топлива Газ

8 Площадь поверхностей нагрева: 218,3 м2

9 Объем котла: 19,9 м3

10 Расчётный срок службы 20 лет

Сведения об основных элементах и материалах котла.

Наименование элементов Кол-во Размеры ,мм диаметр ,толщ., длина Марка стали ГОСТ или ТУ Способ изг-ия

Барабан -корпус 3 2800 10 4160 20К ГОСТ 5520 Автомат. эл.дуговая сварка

Трубная решетка 2 2800 13 2x120 20К ГОСТ 5520 Автомат. эл.дуговая сварка

Жаровая труба 3 1200 13 4210 20К ГОСТ 5520 Автомат. эл.дуговая сварка

Дымогарные трубы 109 60 4,0 - 20К ГОСТ 5520 Ручная эл. дуговая сварка труб.

Днище поворотной камеры переднее 1 1850 13,0 618 20К ГОСТ 5520 —

Днище поворотной камеры заднее 1 1850 13,0 618 20К ГОСТ 5520 —

Программа технического обследования

1. Анализ технической документации.

2. Технологическая карта визуального и измерительного контроля. Требования к объекту контроля:

а) Барабан (корпус) котла:

- отсутствие воды;

- тщательная очистка от накипи (Rz80);

б) Жаровая труба:

- очистка внутренней поверхности трубы от нагара;

в) Дымогарные трубы:

- очистка наружной поверхности от накипи на контрольных участках (Rz40).

г) Трубная решетка:

- тщательная зачистка контрольных участков от продуктов сгорания (Rz40).

3.Определение механических свойств (измерение твердости) металла жаровой трубы и поворотной камеры котла:

- измерение твердости в сечениях корпуса жаровой трубы через каждые 500 мм - не менее 5 замеров в каждом из сечений;

- измерение твердости днища поворотной камеры - не менее 5 контрольных участков, равномерно расположенных по поверхности корпуса;

- измерение твердости задней трубной решетки - не менее 5 контрольных участков, равномерно расположенных по поверхности трубной решетки;

- в случае повышенной овальности, обнаружения отдулин количество контрольных участков должно быть увеличено не менее, чем до 10.

4. Магнитопорошковая (или цветная) дефектоскопия поверхности металла:

- участки 200х200 мм на каждой из обечаек жаровой трубы;

- мостики между отверстиями передней трубной решетки- выборочно по результатам

ВИК;

- мостики между отверстиями задней трубной решетки- 100%;

- углового сварного шва приварки заднего днища к обечайке корпуса;

- угловых сварных швов приварки дымогарных труб к передней и задней трубной решетке - 100 %;

- поверхности металла переднего днища поворотной камеры - участки по результатам

ВИК.

5. Измерение толщины стенок элементов котла:

- обечаек корпуса;

- обечаек жаровой трубы;

- дымогарных труб котла;

- передней и задней трубной решеток;

- заднего днища газовой поворотной камеры

6. Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений:

- Т-образные места пересечений продольных швов жаровой трубы котла с кольцевыми швами в доступных местах;

7. Анализ результатов диагностирования

Анализ результатов диагностирования

- Визуальный осмотр показал, что:

На внутренней поверхности обечаек барабана имеются многочисленные коррозионные язвины глубиной 0,8-1,0 мм преимущественно в нижней части. На внутренней поверхности имеются многочисленные отложения накипи и шлама (Рисунок 1). Толщина отложений достигает 2-5 мм.

На внутренней поверхности имеются отдельные коррозионные язвины глубиной 0,30,5 мм. На наружной поверхности со стороны водного объема имеются отдельные коррозионные язвины глубиной до 2,0-2,5 мм. На наружной поверхности имеются многочисленные отложения накипи и шлама.

На наружной поверхности дымогарных труб имеются многочисленные отложения накипи и шлама, также имеются многочисленные коррозионные язвины (глубина язвин достигает 2,0 мм при номинальной толщине стенок труб 3,5 мм).

В сварных швах приварки дымогарных труб второго хода к задней трубной решетке имеются поры со следами от потеков воды.

На наружной поверхности трубной решетки 3-го хода газов имеются отдельные коррозионные язвины глубиной до 1,0 мм.

Металл переднего днища поворотной камеры имеет отдулины. Кроме того, имеются заплаты неизвестного характера № 1-5 (Рисунок 1).

Рис. 1. Дефекты

- Определение механических свойств элементов котла показало, что твердость (НВ) жаровой трубы котла, а также трубных решеток лежит в допустимых пределах (120-165 НВ) согласно требованиям «Положения о системе технического диагностирования». Твердость (НВ) металла днища поворотной камеры котла в местах расположения отдулин лежит ниже нижней допускаемой границы пределов (120-165 НВ) и составляет (105-125 НВ)

-Измерение толщины стенок элементов котла показало, что задние трубные решетки имеют толщину 8,8-9,0 мм при номинальном значении согласно паспорту котла 13,0 мм и при расчетном значении 9,9 мм по расчету на прочность, приложенному к паспорту котла. Заплаты на переднем днище поворотной камеры №№ 2 и 5 имеют фактическую толщину 9,4 и 9,6 мм соответственно при номинальном значении днища поворотной камеры 13,0 мм.

- УЗК не выявил дефектов типа несплошностей металла на контрольных участках основных элементов котла.

- МПД. При контроле поверхности металла переднего днища поворотной камеры обнаружены поверхностные дефекты в виде несплавлений по кромкам сварных швов приварки заплат к основному металлу.

Выводы по результатам технического обследования

Вследствие нарушения водно-химического режима работы котла, а также вследствие необеспечения качества сетевой и подпиточной воды требованиям РД 24.031.120-91 [6] произошло отложение значительного количества шлама и накипи на внутренних поверхностях корпуса котла и между 2-х днищ поворотной камеры. Из-за значительного сужения проходов скорость циркуляции значительно уменьшается, что приводит к перегреву металла переднего днища поворотной камеры, его деформации (появление отдулин), а при полном нарушении циркуляции к образованию свищей и разрыву металла днища. Свищи были отремонтированы методом установок пяти заплат. Происхождение металла неизвестно, его сертификаты качества отсутствуют, фактическая толщина 2-х ремонтных листов (заплат) составляет величину, отличную от номинального значения. Задние трубные решетки изготовлены из листов с толщиной стенки менее допустимой величины согласно прочностному расчету. Кроме того, на наружной поверхности дымогарных труб, на наружной поверхности жаровой трубы (поверхность, обращенная к водному объему) имеются многочисленные коррозионные язвины.

На основании результатов проведенного обследования, можно сделать вывод, что котёл типа АВ-2, не соответствует требованиям промышленной безопасности и должен быть выведен из эксплуатации в капитальный ремонт со 100 % заменой дымогарных труб котла, его задних трубных решеток и переднего днища поворотной камеры. Однако, учитывая ремонтную непригодность котла (замена дымогарных труб котла, его трубных решеток и переднего днища поворотной камеры влечет за собой необходимость замены заднего днища поворотной камеры, частичного демонтажа барабана, то есть практически всех элементов котла кроме его жаровой трубы), целесообразно демонтировать котел и установить на его место новый котел.

Литература

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (ФЗ-№116, Принят Государственной Думой 20 июня 1997 года).

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116.

3. РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов н аппаратов".

4. «Методика технического диагностирования жаротрубных котлов», Всесоюзный НаучноИсследовательский и Проектно-Конструкторский Институт Атомного Энергетического Машиностроения (ВНИИАМ), 1990 г.

5. СО 153-34.17 439-2003. "Инструкция по продлению службы сосудов, работающих под давлением”.

6. РД 24.031.120-91 Методические указания. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация водно-химического режима и химического контроля.

7. РД2-97. Положение о системе технического диагностирования автоклавов в производствах строительных материалов.

8. ГОСТ 14249-89. Сосуды н аппараты. Нормы расчета на прочность/

9. ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий.

10. ГОСТ 12503-75 Сталь. Методы ультразвукового контроля. Общие требования.

11. ГОСТ Р 55724-2013 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.

12. ГОСТ Р 55614-2013 Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования.