Пилипенко В.С.1, Скоблецкий Д.А.2, Николаев В.В.3, Сложеникин В.И.4, Охрименко В.В.5 ©
1Эксперт Общества с ограниченной ответственностью "Аскотехэнерго-диагностика"; 2ведущий эксперт Общества с ограниченной ответственностью "Аскотехэнерго-диагностика"; 3ведущий эксперт Общества с ограниченной ответственностью «Прим Эксперт»;
4директор Общества с ограниченной ответственностью «Прим Эксперт»; 5ведущий эксперт Общества с ограниченной ответственностью «Прим Эксперт»
ТЕХНИЧЕСКОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА «Подогреватель высокого давления ПВД-6 турбины ст.№3» типа ПВ-425-230-23М
Аннотация
Проверка соответствия сосуда нормам промышленной безопасности, установкой возможности продления сроков дальнейшей эксплуатации сосуда.
Ключевые слова: техническое устройство, техническое диагностирование, подогреватель высокого давления.
Keywords: technical device, technical diagnosis, the high pressure heater.
Заключение экспертизы по результатам технического диагностирования составлено в соответствии с требованиями следующих основных нормативных документов:
- Федерального Закона № 116 от 20.06.1997 г. «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 20.06.1997 г. [1];
- Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14.11. 2013 г. № 538 [2];
- Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25.03.2014г. №116 [3].
Подогреватель высокого давления предназначен для подогрева питательной воды котлов, устанавливается в регенеративной системе турбоустановок ТЭС.
Состоит из корпуса (У=10500л) и трубной системы (У=3200л), образованной коллекторными и распределительными трубами, центральной трубой, спиральными змеевиками. В корпусе пар, на выходе - конденсат, в трубной системе - вода.
Сварные швы корпуса и днищ выполнены встык автоматической сваркой.
Трубная система - ручная электродуговая сварка.
Спирали - контактная сварка.
Объемы и методы дефектоскопического контроля сварных швов предприятия-изготовителя - сведения отсутствуют
Год изготовления апрель 1972
Введен в эксплуатацию февраль 1973.
Фактические параметры работы сосуда:
В корпусе - Р=2,2 МПа; Твх=380 °С;
В трубной части - Р=23,0 МПа; Т=250 °С
Испытательное давление для корпуса: 3,4 МПа
© Пилипенко В.С., Скоблецкий Д.А., Николаев В.В., Сложеникин В.И., Охрименко В.В., 2016 г.
Испытательное давление трубной части: 28,75 МПа
Количество пусков-остановов по сведениям заказчика за весь период эксплуатации сосуда не превышает 500.
Условные обозначения:
ВК - визуальный контроль;
ИК - измерительный контроль;
УТ - ультразвуковая толщинометрия;
УЗК - ультразвуковой контроль сварных соединений;
МПД - магнитопорошковая дефектоскопия
Диагностирование проводилось в следующем объеме:
а) анализ технической документации на сосуд;
б) наружный и внутренний осмотр сосуда;
в) неразрушающий контроль сварных соединений;
г) толщинометрия корпусных элементов сосуда;
г) толщинометрия трубных элементов сосуда;
д) контроль крепежа;
е) оценка коррозионного состояния сосуда;
ж) оценка прочности сосуда;
з) гидравлические испытания сосуда.
Исследование механических характеристик металла подогревателя по вырезке (химического состава и структуры) не проводились ввиду отсутствия технической необходимости.
ВК и ИК.
Проведен визуально-измерительный контроль (наружный и внутренний в доступных местах осмотр) для оценки коррозионного состояния сосуда (определения вида коррозионных повреждений, их размеров и участков локализации), а также выявления дефектов, которые могли возникнуть при транспортировке, монтаже и эксплуатации сосуда.
ВИК подвергались наружная и внутренняя поверхность корпуса, днищ сосуда и трубная система в доступных местах, кромки отверстий, сварные швы , а также участки внутренней поверхности вокруг отверстий.
Установлено:
- трещин, коррозионных язв, эрозионных повреждений, выпучин, и других возможных поверхностных дефектов не обнаружено;
- смещений и увода (угловатостей) стыкуемых элементов в сварных соединениях не обнаружено;
- вмятин, выборок дефектов не обнаружено.
Замеры овальности проведены в 3-х сечениях корпуса. В результате измерений овальности со стороны внутренней поверхности корпуса получены значения овальности не выходящие за пределы допустимых значений (не более 1,5% согласно требований СО 15334.17.439-2003).
Максимальное измеренное значение овальности обечайки: 0,18 % < 1,5%.
Приборы КИП соответствуют проектной документации, метрологически поверены и имеют соответствующие клейма и отметки.).
Толщинометрия входных патрубков спиралей.
В результате контроля патрубков спиралей ПВД дефектов и утонения стенок, препятствующих дальнейшей эксплуатации сосуда не обнаружено.
Минимальная толщина входнпого патрубка в районе коллектора составляет 3,3мм, что больше минимально рекомендованной толщины спирали, для подогревателя, данного типа.
Толщинометрия корпусных элементов сосуда.
Измерение толщин стенок основных элементов (обечаек и днищ) сосуда проводилось методом УТ. Для измерений использован переносной ультразвуковой толщиномер.
Ультразвуковая толщинометрия выполнялась в следующем объеме:
по четырем образующим обечаек и четырем радиусам днищ через ~90 по окружности элемента. На каждой обечайке корпуса проводилось не менее трех измерений по одной образующей (в нижней, средней и верхней ее зонах). На днищах проводилось не менее четырех измерений на каждом из четырех радиусов.
Расположение точек измерений приведено на схеме сосуда в Приложении.
Согласно результатам ультразвуковой толщинометрии минимальная толщина обечайки корпуса 20,6 мм при номинальной 22,0 мм. Утонение обечайки составляет 6,4 %, что не превышает допустимое отклонение от номинала (до 10%).
Минимальная толщина верхнего днища составляет 24,4 мм при номинальной 22,00 мм. Утонение днища составляет 7,3 %, что находится не выше допустимого отклонения (до 10%).
Минимальная толщина нижнего днища составляет 19,8 мм при номинальной 22,00 мм. Утонение днища составляет 10,0 %, что находится в пределах допустимого отклонения (до 10%).
Фактические толщины элементов сосуда использовались при расчете на прочность.
Толщинометрия наружных патрубков сосуда.
В результате контроля наружных патрубков ПВД дефектов и утонения стенок, препятствующих дальнейшей эксплуатации сосуда не обнраужено.
Толщинометрия элементов трубной системы сосуда.
В результате контроля элементов трубной системы (коллекторов, гибов, участков за дроссельными устройствами) ПВД дефектов и утонения стенок, препятствующих дальнейшей эксплуатации сосуда не обнраужено.
Фактические толщины коллекторов отличаются от номинальных не более чем на 10%, что находится в пределах допустимого отклонения (до 10%).
Неразрушающий контроль сварных соединений.
Для выявления дефектов использовались следующие неразрушающие методы контроля:
• ультразвуковая дефектоскопия (УЗД);
• цветная дефектоскопия (ЦД);
Ультразвуковой контроль
Объемы контроля.
Проведен ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений обечаек и днищ в объеме 25% длины продольных и 10% кольцевых сварных соединений, включая участки пересечения на их длине не менее 200мм в каждую сторону от точек пересечения.
В результате контроля дефектов не обнаружено.
Цветная дефектоскопия
Контроль с применением метода цветной дефектоскопии выполнялся в следующем объеме:
1. сварные швы приварки парового штуцера к днищу и парового штуцера к укрепляющей накладке с околошовной зоной не менее 50 мм по всей длине шва;
2. сварные соединения фланцев с обечайкой и днищем длиной контролируемой зоны 800 мм, включая зону пересечения с продольным швом обечайки шириной контролируемой зоны не менее 50 мм;
3. участки вокруг отверстий, не содержащих укрепляющей накладки, с шириной контролируемой зоны не менее диаметра отверстий.
В результате контроля дефектов не обнаружено.
Измерение твердости элементов корпуса сосуда.
Проведены замеры твердости металла обечаек, верхнего и нижнего днищ корпуса. Результаты измерений твердости не выходят за пределы допустимых значений (для стали 20 К -от 110 до 170НВ).
Твердость металла днищ находится в пределах 145 - 155 НВ.
Твердость металла обечаек находится в пределах: 149 - 160 НВ.
Контроль крепежа
Проведена проверка крепежных деталей ПВД. Проводился визуальный осмотр 24 шпилек и 48 гаек и УЗК 24 шпилек. Материал шпилек - сталь 35.
Результаты ВИК состояние крепёжных деталей (шпилек и гаек) разъёмов ПВД -вытягивания резьбы, трещин, вмятин глубиной более половины профиля резьбы и длиной более половины витка, рваных мест, недопустимого выкрашивания ниток резьбы, повреждения граней и углов, уменьшения граней под ключ более 3%, недопустимых отклонений от прямолинейности не обнаружено.
Результаты УЗК шпилек - дефектов не обнаружено.
Гидравлическое испытание.
Проведены гидравлические испытания сосуда (корпуса и трубной части).
Пробное давление:
в корпусе: 1,85 МПа
в трубной части: 28,75 МПа
Условия проведения испытаний указаны в соответствующем акте в приложении к заключению.
Результаты испытаний: Сосуд выдержал гидравлическое испытание пробным давлением.
Анализ прочности
Для определения остаточного ресурса проведены расчеты:
- по скорости износа стенок деталей корпуса и патрубков;
- по фактическим толщинам стенок на прочность деталей корпуса, патрубков и трубной системы.
В результате расчета установлено:
В результате поверочного расчета на прочность основных элементов сосуда с учетом фактических толщин стенок установлено, что условия прочности для разрешенных параметров среды - удовлетворяются.
В результате расчета установлено, что расчетный остаточный ресурс основных элементов сосуда, определенный по фактической скорости коррозии превышает 6,6 лет и в соответствии с рекомендациями по максимальному сроку поэтапного продления ограничивается сроком - 6 лет.
Исследования микроструктуры металла не проводились в связи с фактической температурой пара на входе ниже 4000С.
Вырезка для исследования механических свойств металла не проводилась в связи с тем, что полученные значения твердости не выходят за пределы нормативных значений, нарушениях режимов эксплуатации, могущих повлиять на изменение структуры и свойств металла не зарегистрировано.
Выводы.
1. Сосуд Подогреватель высокого давления (ПВД)-6 турбины ст. № 3, тип ПВ 425-230-23М, находился в эксплуатации до момента настоящего обследования 42 года. Специфических особенностей эксплуатация сосуда не имеет. Ремонтно-восстановительных работ на сосуде не зафиксировано, за исключением вырезки змеевиков, очистки и замены диафрагм.
2. При наружном визуально-измерительном контроле недопустимых дефектов корпуса и трубной системы подогревателя не обнаружено. Овальность корпуса подогревателя не превышает установленных норм.
3. Толщинометрия элементов подогевателя существенных утонений не выявила.
4. При проведении капиллярного контроля(ЦД) поверхностных и подповерхностных дефектов не обнаружено.
5. Ультразвуковой контроль сварных соединений и околошовной зоны дефектов не выявил.
6. Твердость металла корпуса находится в допустимых пределах.
7. В результате осмотра и геометрических измерений шпилек и гаек трещин, вмятин, вытягивания резьбы, повреждение граней, отклонения от прямолинейности не обнаружено
8.УЗК шпилек дефектов не выявил
9. При проведении гидравлического испытания остаточных деформаций, трещин, разрывов, потения в сварных соединениях и основном металле не обнаружено.
10. В результате поверочного расчета на прочность основных элементов сосуда с учетом фактических толщин стенок установлено, что условия прочности для разрешенных параметров среды - удовлетворяются.
11. В результате расчета остаточного ресурса установлено, что остаточный ресурс основных элементов сосуда, определенный по фактической скорости коррозии превышает 6,6 лет. С учетом значительной наработки оборудования и нормативным периодом между внутренними осмотрами, назначенный срок продления до очередной диагностики сосуда ограничивается сроком равным 6 лет.
12. По результатам экспертизы промышленной безопасности сосуда Подогреватель высокого давления (ПВД)№6 турбины ст. № 3, тип ПВ 425-230-23М, дефектов, препятствующих дальнейшей безопасной эксплуатации сосуда не обнаружено.
13. Состояние сосуда соответствует требованиям промышленной безопасности.
14. Подогреватель высокого давления (ПВД)№6 турбины ст. № 3, тип ПВ 425-230-23М, оставить в дальнейшей эксплуатации сроком на 6 лет на установленных (паспортных) параметрах :
в корпусе - Р <2,2 МПа; Твх <450(300)°С;
в трубной части - Р=23 МПа; Т=250°С.
15. Не позднее, чем через 6лет с момента проведения заключительных испытаний сосуд подлежит повторной экспертизе промышленной безопасности для определения возможности и сроков его дальнейшей эксплуатации.
Литература
1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 г. № 116-ФЗ;
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14.11.2013 г. № 538;
3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25.03.2014г. №116;