Обеспечение надежности оборудования на стадии изготовления

Этапы изготовления и монтажа чрезвычайно важны для последующей безотказной эксплуатации энергетического оборудования. Анализ статистических данных показывает, что значительная часть аварийных остановов (26% котлов и 15% турбин) вызвана соответствующими технологическими дефектами. Поэтому предусматривается целый ряд специальных мероприятий на стадиях производства и монтажа для повышения надежности энергетических агрегатов. К числу главных направлений относятся:

1. Повышение степени заводской готовности путем организации выпуска оборудования в блочном исполнении. Укрупненными блоками поставляются, например, все паровые и теплофикационные котлы, трубопроводы, турбины, оборудование водоподготовки и др. При этом большая часть сборочно-сварочных работ переносится с монтажных площадок в заводские цехи, где легче обеспечить высокое качество работ.

2. Широкое применение современных способов контроля качества на всех стадиях производственного процесса – от входного контроля исходных материалов и полуфабрикатов до контроля финишных операций, стендовых или натурных испытаний. Целесообразность входного контроля подтверждается статистикой дефектов, обнаруженных при ультразвуковом контроле труб. Хотя отбраковка при входном контроле составляет доли процента, она предотвращает аварийные остановы крупных энергоблоков из-за металлургических дефектов труб.

3. Применение прогрессивного технологического оборудования на определяющих операциях, например, обрабатывающих центров с программным управлением для обработки деталей турбин, реакторного и теплообменного оборудования, крупных ковочных и штамповочных прессов для получения заготовок базовых элементов и др.

4. Механизация и автоматизация процессов сварки, расширение использования прогрессивных сварочных процессов.

5. Повышение надежности аппаратов, работающих под давлением, путем замены их литых и сварных фасонных элементов на цельноштампованные и штампосварные конструкции.

Основой для применения прогрессивной технологии в котлостроении является концентрация производства однотипных изделий на ограниченном количестве предприятий. Это позволяет провести глубокую унификацию конструкций, максимально приблизить характер производства к серийному и создать условия для полноценного использования наиболее совершенного оборудования. Так, раньше, в ПО «Белгородский завод энергетического машиностроения», было сконцентрировано производство станционных и внутритурбинных трубопроводов.

В арматуростроении существует тенденция замены литья штампованными и штампосварными конструкциями, это связано с тем, что надежность трубопроводов в целом не повысилась бы, если бы замена литых тройников и колен на цельноштампованные не была дополнена штампованными и штампосварными корпусами арматуры взамен литых.

Сварка в энергомашиностроении относится к числу важнейших технологических процессов, определяющих надежность оборудования. На сварку и связанные с ней операции (контроль, термообработка) приходится более половины всех трудовых затрат. В котле производительностью 2650 т/ч для работы на твердом топливе используется 150 км труб из аустенитной и 650 км труб из перлитной стали. При изготовлении поверхностей нагрева необходимо выполнить 160 тыс. сварных стыковых соединений.

В энергомашиностроении применяются следующие виды сварки:
• контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением:
«-» требуется удаление внутреннего грата;
есть ограничения по размеру сечения и материалу труб (57-4);
невозможно произвести качественный неразрушающий контроль.
• аргонодуговая сварка:
«+» нет образования внутреннего грата;
возможно применение неразрушающих способов контроля;
«-» существенно более низкая производительность;
• автоматическая сварка под флюсом
«+» главное достоинство – резкое сокращение (2-3 раза) объема наплавленного металла;
повышение производительности труда и качества сварного соединения;
«-» для успешной реализации этого способа сварки требуется выполнение двух основных условий: 1) соблюдение определенной последовательности положения валиков наплавленного металла; 2) применение специального флюса, исключающего заклинивание шлаковой корки.

Термическая обработка материалов относится к числу важнейших факторов, определяющих их надежность. Многие теплоустойчивые стали обладают повышенной чувствительностью к термическому воздействию при сварке. Чередование циклов нагрева и охлаждения при многопроходной сварке таких сталей приводит к снижению пластичности и появлению трещин. Для уменьшения температурных градиентов рекомендуется применять предварительный и сопутствующий подогрев.

Для чувствительных сталей (10ГН2МФА) при большой толщине сварных деталей рекомендуется термический «отдых», т.е. завершение процесса сварки нагревом до 150-200 °С и выдержкой при этой температуре не менее 12 ч. «Отдых» способствует повышению пластичности в зоне термического влияния сварного соединения и обеспечивает частичную релаксацию сварочных напряжений.

Рекомендуемая минимальная температура предварительного и сопутствующего подогрева при автоматической сварке под флюсом.


Марка сталей свариваемых деталей Номинальная толщина свариваемых деталей, мм Минимальная температура подогрева, °С
Ст 3сп, 10, 15, 20 ≥ 100 100
20К, 22К ≥ 60 100
12Х1МФ 7-30 200
> 30 250
15Х1М1Ф 7-30 250
> 30 300
10ГН2МФА ≤ 50 50
10ГН2МФА-А > 50 120

Основным видом термообработки после сварки под флюсом является высокий отпуск: промежуточный (технологический) – после сварки каждого шва, окончательный после завершения сварки узла и исправления дефектов. Температура отпуска в зависимости от марки стали и толщины сваренных деталей выбирается в пределах 600-750°С причем температура промежуточного отпуска принимается на 15-30°С ниже температуры окончательно отпуска.

Для сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф разрыв во времени между окончанием сварки и началом первого отпуска не должен превышать 72 часа, а для сталей типа 12Х2МФА, 10ГН2МФА разрыв не допускается.

Практика эксплуатации подтверждает, что соблюдение режимов термообработки в значительной мере определяет надежность сварных соединений. Например: склонность сварных соединений к хрупким разрушениям вследствие хладноломкости появляется в результате отсутствия отпуска после сварки либо нарушения его режима (занижение температуры, уменьшение времени выдержки), а появление трещин, связанных со снижением длительной пластичности, по тем же причинам либо из-за понижения температуры предварительного подогрева при сварке.


Оставить комментарий





Статистика

Рейтинг@Mail.ru