В данной статье проблема контроля состояния поверхностей нагрева рассматривается, преимущественно, относительно эксплуатации и обслуживания котлов-утилизаторов блоков ПГУ.
Систематические наблюдения за состоянием оборудования в отношении коррозии металла и образования отложений и определения их интенсивности позволяют достаточно точно установить истинный период образования коррозионных повреждений, облегчают выяснение причин повреждений металла и позволяют также проверять эффективность различных методов защиты от коррозии.
Контроль за динамикой загрязнения внутренних поверхностей котлов накипно-шламовыми отложениями необходим для: а) оценки эффективности применяемого водно-химического режима и сроков необходимой химической очистки оборудования; б) определения толщины накипеотложений и состояния защитной оксидной пленки на внутренних поверхностях труб; в) проверки эффективности химических очисток котлов.
При повреждениях испарительных труб возникает необходимость обследовать все трубы, расположенные в той части газохода, в которой имели место повреждения, чтобы выяснить, подвергались ли они частичному повреждению и какова степень загрязнения их внутренних поверхностей отложениями, с оформлением соответствующих актов и записью в журналах.
Для записи наблюдений в лабораториях металлов и химического цеха должны быть заведены специальные журналы, в которые вносятся краткая характеристика подконтрольного оборудования, данные химического и металлографического анализов металла, сведения о замене этих элементов и ранее наблюдавшихся коррозионных явлениях, данные химического контроля среды и результаты осмотров. При каждом внутреннем осмотре подконтрольного оборудования записываются наличие окислов железа или шлама, их структура, толщина слоя, доля занимаемой ими поверхности, слоистость, окраска глубинных и поверхностных слоев, прочность сцепления с поверхностью металла и т.п. Отмечается состояние металлической поверхности, чистой и под слоем отложений, т.е. в местах зачистки; указываются степень шероховатости, наличие оксидной пленки, равномерность разъеданий, форма и величина язвин и трещин и т.п. Ориентировочно измеряются доля видимой поверхности металла, на которой встречаются те или иные повреждения, а также их размеры, средние и максимальные. Отмечаются глубина проникновения коррозии, горизонтальные размеры язвин и участков, пораженных равномерной коррозией, длина и по возможности глубина трещин.
Контроль состояния поверхностей нагрева в значительной мере связан также с контролем состояния металла. В общем случае используются неразрушающие и разрушающие виды контроля.
Основными методами неразрушающего контроля металла и сварных соединений являются: визуальный и измерительный, ультразвуковой, радиографический, капиллярный, магнитопорошковый; измерение твердости, металлографический анализ, гидравлическое испытание.
При разрушающем контроле проводятся химический анализ металла (определение элементного состава), испытания на длительную прочность, фазовый (карбидный) анализ. Выполняется химический анализ отложений – Приложение А.
Визуальный контроль наружной и внутренней поверхностей элементов энергооборудования и измерительный контроль проводятся совместно представителями химической лаборатории и лаборатории металлов с целью обнаружения и определения размеров дефектов, образовавшихся при изготовлении или монтаже элемента оборудования, в процессе его эксплуатации, при ремонте.
Целью визуального контроля является выявление отклонений и дефектов, в том числе:
трещин, образующихся чаще всего в местах геометрической, температурной и структурной неоднородности;
коррозионных и коррозионно-усталостных повреждений металла;
эрозионного износа поверхностей оборудования;
дефектов сварки;
изменений геометрических размеров и формы основных элементов оборудования.
По результатам визуального и измерительного контроля может быть уточнена (дополнена) программа неразрушающего контроля объекта.
Действия персонала химической лаборатории в отношении контроля состояния поверхностей нагрева регламентируются нормативным документом СО 34.37.306–2001 (РД 153-34.1-37.306–2001) "Методические указания по контролю состояния основного оборудования тепловых электростанций. Определение количества и химического состава отложений", а также настоящей инструкцией.
Действия персонала лаборатории металлов или представителей специализированных организаций в отношении контроля состояния металла регламентируются СТО 1723082.27.100.005-2008 "Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования" и другими нормативными документами.
По результатам текущего визуального осмотра и другим признакам, выявленным в процессе контроля или обследования состояния поверхностей нагрева, может быть предпринято дополнительное обследование проблемных участков с использованием вырезок образцов труб и привлечением лаборатории металлов для определения состояния металла, как образцов, так и отдельных участков теплообмена непосредственно на оборудовании.
Потенциально, проблемными участками поверхностей нагрева на котле-утилизаторе могут быть:
- испарительные трубы и их гибы в испарителе НД, которые могут быть подвержены коррозионно-эрозионному воздействию среды;
- входные участки водяных экономайзеров, где могут обнаруживаться признаки кислородной коррозии;
- входные участки пароперегревателей СД и ВД, на которых возможно образование отложений за счет капельного выноса котловой воды;
- другие участки, отмеченные по результатам предыдущих обследований.
Замена дефектных участков теплообменных поверхностей может производиться не только там, где есть явно выраженные повреждения элементов, но и профилактическая. Необходимость профилактической замены может быть, в частности, выявлена по результатам дополнительного обследования. Решение о такой замене производится руководством ТЭС на основании заключения лаборатории металлов или специализированной организации, а также с учетом статистики предыдущих замен.
Основанием для проведения химической очистки может быть не только общая загрязненность поверхностей нагрева, но и локальные образования отложений, их неравномерность, миграция (перемещения с одного участка поверхности на другой), наличие большого количества чешуйчатых отложений ("осколков"), образование которых может создавать отдельные незащищенные участки поверхности (при отрыве защитного слоя отложений), а также засорение нижних участков испарителей.
Миграция отложений на загрязненных поверхностях нагрева с образованием зон повышенного локального загрязнения особенно характерна в случае применения полиаминных композиций: хеламин, эпурамин и т.д., которые обладают диспергирующими свойствами, воздействующими на отложения локально, но практически не имеют преимущества в отношении удаления из котла накипеобразующих примесей в сравнении с более традиционными способами ведения ВХР.
Зоны повышенного локального загрязнения в отдельных случаях можно определить при визуальном осмотре по наличию темных пятен или других локальных изменений цвета на поверхностях нагрева, по наличию "отдулин", изменений исходных геометрических размеров и т.п.
При систематическом обнаружении на поверхностях нагрева испарителей отдулин, вязких (с утонением стенки) разрывов и других признаков перегрева металла для контроля этого процесса организуются температурные вставки. Расположение и количество температурных вставок определяются по результатам теплотехнических испытаний.
Следует также иметь в виду, что пары воды, содержащиеся в большом количестве в дымовых газах, могут конденсировать на наружных поверхностях теплообмена в период останова и последующего остывания котла. Возникающая после этого стояночная коррозия может охватывать большие участки всех поверхностей, а не только "хвостовых", как это бывает при наружной коррозии в процессе работы КУ. Последний вид коррозии, однако, не ожидается, если не достигается точка росы для паров воды, в связи с практическим отсутствием соединений серы в газе, потребляемом ПГУ. Одним из способов борьбы с указанным видом коррозии при остановах может быть осушка горячим воздухом наружных теплообменных поверхностей.
Смежные темы:
Виды повреждений, связанные с состоянием поверхностей нагрева
Влияние отложений на коррозионный процесс
Особенности коррозионных повреждений котлов-утилизаторов ПГУ
Коррозионно-усталостные повреждения в котлах-утилизаторах блока ПГУ
Характер повреждений, связанных с состоянием поверхностей нагрева котлов-утилизаторов ПГУ