Оценка технического состояния и прогнозирования

 

Оценка технического состояния оборудования проводится в следующих случаях:

‒ после монтажа и сдачи в эксплуатацию;

‒ до и после капитального ремонта;

‒ после модернизации, реконструкции или ремонтно-восстановительных работ;

‒ после нарушений нормальных режимов эксплуатации, могущих привести к снижению надёжности и экономичности работы оборудования;

‒ регулярно в течение межремонтного периода;

‒ при ухудшении характеристик оборудования, выявленных с помощью приборов эксплуатационного контроля.

 

Техническое диагностирование паровых и водогрейных котлов следует проводить в период эксплуатации котла в пределах назначенного срока службы.

Назначенный срок службы для каждого типа котлов устанавливают предприятия-изготовители и указывают его в паспорте котла. При отсутствии такого указания длительность назначенного срока службы устанавливается в соответствии с ГОСТ 21563, ГОСТ 24005:

‒ для стационарных котлов:

‒ паровых котлов паропроизводительностью до 35 тонн/час – 20 лет;

‒ паровых котлов паропроизводительностью свыше 35 тонн/час – 30 лет;

‒ водогрейных котлов теплопроизводительностью до 4,65 МВт – 10 лет;

‒ водогрейных котлов теплопроизводительностью до 35 МВт – 15 лет;

‒ водогрейных котлов теплопроизводительностью свыше 35 МВт – 20 лет;

‒ для передвижных котлов паровых и водогрейных – 10 лет.

В пределах назначенного срока службы техническое диагностирование котлов следует проводить не реже одного раза в четыре года, с целью выявления изменений фактических параметров котла, вызванных возможными отклонениями от нормальных условий эксплуатации (периодическое техническое диагностирование).

Техническое диагностирование следует проводить до начала технического освидетельствования, которое включает:

‒ наружный и внутренний осмотры;

‒ контрольные измерения толщины стенки основных элементов неразрушающими методами;

‒ гидравлическое испытание котла.

Техническое диагностирование не заменяет приводящихся в установленном порядке технических освидетельствований котла.

По результатам технического диагностирования и расчетам на прочность определяют необходимость и объем ремонта, частичной или полной замены изношенных элементов, возможность и рабочие параметры (расчетные или сниженные) дальнейшей эксплуатации котла до следующего технического диагностирования.

Техническое диагностирование котла, отработавшего назначенный срок службы, включает:

‒ наружный и внутренний осмотры;

‒ измерение геометрических размеров (овальности и прогиба барабанов и коллекторов, наружного диаметра труб поверхностей нагрева, колокольчиков);

‒ измерение выявленных дефектов (коррозионных язв, трещин, деформаций и других);

‒ контроль сварных соединений и основного металла неразрушающими методами контроля;

‒ ультразвуковой контроль толщины стенки;

‒ определение твёрдости с помощью переносных приборов;

‒ лабораторные исследования (при необходимости) свойств и структуры материала основных элементов;

‒ прогнозирование возможности, предельных рабочих параметров, условий и сроков дальнейшей эксплуатации котла на основании анализа результатов технического диагностирования и расчётов на прочность.

Организация работ по подготовке к проведению технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности котлов возлагается на их владельца.

Экспертное техническое диагностирование котлов после аварии, импортных котлов и оформление заключений по его результатам должен выполнять специализированный экспертно-диагностический центр.

Специалисты, проводящие техническое диагностирование и экспертизу промышленной безопасности, должны быть аттестованы в установленном порядке и иметь необходимый квалификационный уровень в соответствии с СДА-12.

Неразрушающий контроль, измерения, определения механических свойств, исследования микроструктуры металла, расчёты на прочность должны выполняться в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

Подготовку к техническому диагностированию должен проводить владелец котла.

Котлы, подлежащие техническому диагностированию, должны быть остановлены, охлаждены, освобождены от рабочей среды и отключены заглушками от соседних котлов, действующих трубопроводов и других коммуникаций (пар, вода, газоходы, топливо); обмуровка и изоляция, препятствующие контролю, должны быть частично или полностью удалены; при необходимости должны быть сооружены леса.

Наружные и внутренние поверхности основных элементов котлов следует очистить от накипи и загрязнений, зачистить участки поверхности, подлежащие контролю неразрушающими методами. Зоны, объем и качество зачистки поверхности должен определять после изучения документации котла и выполнения визуального контроля ведущий эксперт экспертной организации с учётом требований нормативных документов на применяемые методы контроля.

Наружный и внутренний осмотр котлов проводится с целью проверки соответствия их конструктивных элементов технической документации. Одновременно выявляются места и технологические методы произведённых ремонтов.

Особенное внимание следует обращать на изменение формы и геометрических размеров (вмятины, выпучины, отклонения образующих элементов котлов от прямолинейности) основных элементов котлов, произошедших в процессе эксплуатации.

Результаты наружного и внутреннего осмотра конструкций котлов являются основанием для корректировки индивидуальной программы технического диагностирования.

Визуальный и измерительный контроль проводят для выявления и измерения обнаруженных дефектов (поверхностных трещин всех видов и направлений, коррозионных повреждений, эрозионного износа, расслоений, вмятин, выпучин, механических повреждений), образовавшихся в процессе эксплуатации или на стадии монтажа, или ремонта, развитие которых может привести к разрушению поврежденных элементов котла.

Визуальному и измерительному контролю подлежат: основной металл, сварные, вальцовочные, клепаные соединения с наружной и внутренней стороны элементов.

При проведении визуального контроля особое внимание следует обращать на следующие факторы:

а) наличие трещин:

‒ в стыковых сварных соединениях, по линии сплавления, в зоне термического влияния и в наплавленном металле поперек (и реже вдоль) сварного шва;

‒ на кромках трубных отверстий и на поверхности вокруг них или внутри опускных и перепускных труб, ввода питательной воды и химических реагентов, нижней трубы к водоуказательной колонке и т.д.;

б) наличие коррозионных повреждений в следующих зонах:

‒ на внутренних поверхностях нижней части барабанов, коллекторов, выносных циклонов;

‒ на трубах поверхностей нагрева, работающих на сернистых топливах (кислотная коррозия), особенно в случаях работы котла на параметрах значительно ниже номинальных;

‒ в местах нарушения тепловой изоляции и возможного попадания воды на наружные поверхности барабанов, сухопарников, коллекторов;

в) наличие эрозионного износа поверхностей нагрева при работе на твердом топливе, при работе на жидком и газообразном топливе - при нарушении работы горелочных устройств;

г) отклонения по геометрическим размерам и взаимному расположению элементов;

д) наличие дефектов на поверхности основного металла и сварных соединений (вмятин, расслоений, раковин, наплывов, подрезов, прожогов, свищей, незаверенных кратеров, непроваров, пор, включений и т.д.).

Выявленные в результате визуального и инструментального контроля дефекты следует нанести на схемы с подробным описанием их формы, линейных размеров, месторасположения.

Контроль проводят по результатам осмотров участков поверхности, где потенциально возможно образование трещины, или в местах выборок коррозионных язв, трещин и других дефектов или в местах ремонтных заварок, а также на контрольных участках элементов, указанных в индивидуальной программе.

Выявленные дефекты с подробным описанием их формы, линейных размеров, месторасположения должны быть нанесены на схемы или зафиксированы на фотографиях.

Метод магнитной памяти металла применяется с целью обнаружения и локализации внутренних дефектов сварных соединений и основного металла элементов котлов, подвергнутых воздействию максимальных нагрузок по конструктивным и эксплуатационным параметрам.

Обнаруженные дефекты в обязательном порядке должны быть подтверждены другим методом контроля и обозначены на схемах.

Ультразвуковой контроль толщины стенки проводят с целью определения количественных характеристик изменения толщины стенки элементов котла в процессе его эксплуатации. По результатам ультразвукового контроля толщины стенок определяют скорость коррозионного износа стенок и устанавливают сроки замены изношенных элементов или уровни снижения рабочих параметров, а также сроки проведения восстановительного ремонта.

Ультразвуковой контроль толщины стенки барабанов, сухопарников, грязевиков следует проводить по окружности не менее чем в трех точках в сечениях, отстоящих друг от друга на расстоянии не более 1 м. Обязательному контролю подлежат: места по нижней образующей барабанов, места коррозионно-эрозионного износа металла и места выборок дефектов.

Ультразвуковой контроль толщины стенки труб поверхностей нагрева проводят в наиболее теплонапряженных местах и местах наибольшего коррозионного или эрозионного износа.

Измерения толщины стенки гибов труб следует выполнять в растянутой и нейтральной зонах гибов.

Контроль толщины стенки коллекторов проводят в точках, расположенных вдоль нижней образующей, а также на участках вблизи зон радиальных отверстий.

Результаты ультразвукового контроля должны быть оформлены протоколами. Расположение мест контроля с привязкой к основным размерам элементов котла следует нанести на схему.

Определение химического состава, механических свойств и структуры металла методами неразрушающего контроля или лабораторными исследованиями.

Исследования химического состава, механических свойств и микроструктуры металла выполняются для установления их соответствия требованиям действующих нормативных документов и выявления изменений, возникших в результате нарушения нормальных условий работы или в результате длительной эксплуатации котла.

Предпочтение следует отдавать неразрушающим методам контроля, и только в необходимых случаях исследования проводят на образцах, вырезанных из металла основных элементов котла.

Лабораторные исследования на контрольных образцах, изготовленных из основных элементов котла, следует проводить в следующих случаях:

‒ при неудовлетворительных результатах измерения твёрдости металла переносным прибором;

‒ обнаружении аномальных изменений в микроструктуре металла по данным металлографического анализа на сколах или репликах;

‒ необходимости установления причин возникновения дефектов металла, влияющих на работоспособность изделия;

‒ нарушении режимов эксплуатации (глубокий упуск воды, отклонения от нормы качества питательной воды и др.), в результате которых возможны изменения в структуре и свойствах металла, деформации и разрушения основных элементов или появление других недопустимых дефектов;

‒ использовании в процессе ремонта материалов или полуфабрикатов, на которые отсутствуют данные сертификатов.

Химический состав металла определяют методами аналитического или спектрального анализа. Для этого отбирают стружку из основного металла или сварного шва с последующим определением химического состава методом аналитического анализа либо используют метод спектрального анализа.

Механические свойства основного металла и сварных соединений в лабораторных условиях оценивают по результатам испытаний образцов на статическое растяжение и динамический изгиб.

Исследования микроструктуры основного металла и сварных соединений неразрушающими методами следует выполнять на репликах или сколах. Рекомендуется исследовать микроструктуру при 100- и 500-кратном увеличении.

Результаты определения химического состава, механических свойств должны быть оформлены таблицами, протоколами. Микроструктуру металла необходимо зафиксировать на фотографиях с описанием структурно-фазового состава, дисперсности и наличия неметаллических включений.

Испытания на прочность и плотность котла:

Испытания на прочность и плотность котлов проводятся в виде гидравлических испытаний.

Гидравлическое испытание является завершающей операцией технического диагностирования котла, осуществляемой с целью проверки плотности и прочности всех его элементов, работающих под давлением.

Гидравлическое испытание следует проводить при положительных результатах технического диагностирования и после устранения обнаруженных дефектов в соответствии с требованиями ПБ 10-574-03 с учётом следующих дополнительных требований:

‒ температура воды должна быть не менее 5 °С и не более 40 °С;

‒ время выдержки под пробным давлением должно быть не менее 10 мин;

‒ значение пробного давления следует устанавливать в зависимости от разрешённого рабочего давления.

Использование сжатого воздуха или газа для подъема давления не допускается.

Вместе с котлом подвергается испытанию его арматура.

Во время испытания давление в котле должно измеряться двумя манометрами, один из которых должен иметь класс точности не ниже 1,5.

Подъем давления до пробного должен быть медленным и плавным, без толчков. Время подъёма давления должно быть не менее 10 мин. Если обеспечить это при помощи насоса с машинным приводом не представляется возможным, подъем давления должен осуществляться ручным насосом. По истечении 10 мин пробное давление снижается до рабочего и проводится осмотр котла. При появлении в период испытания шума, стуков или резкого падения давления следует немедленно прекратить гидравлическое испытание, выяснить и устранить их причину.

Результаты гидравлического испытания котла признаются удовлетворительными, если не обнаружено:

‒ трещин или признаков разрыва (поверхностные трещины, надрывы и др.);

‒ течи, капель и влаги на основном металле, сварных, заклепочных и вальцовочных соединениях;

‒ видимых остаточных деформаций.

Если при диагностировании котла будут обнаружены неплотности в вальцовочных или заклепочных соединениях, необходимо проверить дефектные соединения с применением неразрушающих методов контроля на отсутствие межкристаллитных трещин. Устранение неплотностей допускается лишь при удовлетворительных результатах такой проверки.

При проведении гидравлического испытания допускается использование приборов акустической эмиссии. Необходимость и целесообразность использования метода акустической эмиссии и правила установки датчиков акустической эмиссии должны быть определены экспертной организацией.

Положительные результаты гидравлического испытания после проведения наружного и внутреннего осмотра являются основанием для продления срока эксплуатации котла.

Анализ результатов технического диагностирования и проведение расчётов на прочность.

Полученные фактические данные о геометрических размерах, форме, свойствах металла основных элементов следует сравнить с исходными, размеры выявленных дефектов (коррозионных язв и др.) сопоставить с нормами оценки качества.

При превышении размеров выявленных дефектов от допустимых следует провести расчёт на прочность с учётом полученных при диагностировании фактических размеров толщины стенки, свойств металла и наличия дефектов в основных элементах.

При обнаружении местных или общих остаточных деформаций, изменяющих форму основного элемента котла, следует выполнить поверочный расчёт на прочность с определением местных напряжений.

Элементы котла, изготовленные из листа (барабаны, сухопарники, грязевики), и цельнокованые барабаны подлежат поверочному расчету на усталостную прочность.

Коллекторы пароперегревателей, гибы и тройники, изготовленные из углеродистых или из кремнемарганцовистых (типа 15ГС, 16ГС) сталей и находящиеся в эксплуатации 20 и более лет, с расчетной температурой более 380 °С, подлежат расчету на прочность с учетом фактических размеров этих элементов и рабочих параметров эксплуатации с целью определения дальнейшего срока их службы.

Механические свойства, определенные при комнатной температуре на контрольных образцах, вырезанных из металла основных элементов котла, должны удовлетворять следующим требованиям:

‒ прочностные характеристики металла (временное сопротивление и условный предел текучести) не должны отличаться в меньшую сторону от значений, регламентированных действующими нормативными документами, более чем на 5 %;

‒ отношение условного предела текучести к временному сопротивлению металла не должно превышать 0,75 для углеродистых сталей и 0,8 для легированных сталей;

‒ относительное удлинение должно быть не менее 16 %;

‒ ударная вязкость на образцах с концентратором типа V (KCV) должна быть не менее 25 Дж/см² (2,5 кгс/см²) для элементов с толщиной стенки более 16 мм и не менее 20 Дж/см² для элементов с толщиной стенки менее 16 мм.

Возможность, сроки и параметры дальнейшей эксплуатации котлов следует определять по результатам технического диагностирования и расчётов на прочность.

Необходимым условием возможности дальнейшей безопасной эксплуатации котла при расчётных или разрешённых параметрах является соответствие элементов котла условиям прочности.

Снижение механических свойств основного металла или сварных соединений ниже требований нормативных документов следует учитывать в поверочных расчетах на прочность, проводимых экспертной организацией.

Разрешенное по результатам технического диагностирования (сниженное) давление не должно превышать минимальную его величину, установленную предприятием-изготовителем. При этом владелец котла на основании расчета пропускной способности предохранительных клапанов должен настроить автоматику котла на разрешённое (сниженное) давление.

Продиагностированный котёл на основании положительных результатов технического диагностирования, прочностных расчётов и испытаний на прочность и плотность может быть допущен к дальнейшей эксплуатации при расчётных или сниженных параметрах эксплуатации (по рабочему давлению, температуре) при соблюдении проектных требований по условиям растопки, химводоподготовки и с учётом требований ПБ 10-574-03.

По истечении срока службы котла следует провести очередное экспертное техническое диагностирование для определения возможности, условий и сроков дальнейшей эксплуатации котла. Программа последующего технического диагностирования может отличаться от программы предыдущего технического диагностирования котла, проведенного по истечении назначенного срока службы.

СТО Газпром 2-1.9-089-2006 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ ДЛЯ ВОЗМОЖНОГО ПРОДЛЕНИЯ
СРОКА СЛУЖБЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ

https://files.stroyinf.ru/Data1/53/53596/index.htm