Котлы

169. Для поверхностей нагрева котлов, работающих при 450 °C и выше, определяется по результатам текущего планового обследования ресурс дальнейшей эксплуатации и устанавливается срок очередного диагностирования.

Диагностирование, оценка состояния и определение срока эксплуатации до следующего (очередного) контроля состоят в следующем.

а) Должен быть выполнен комплекс мероприятий:

анализ данных по условиям эксплуатации и повреждаемости (наработка, количество пусков, водно-химический режим, вид топлива, температурный режим, количество отложений, количество и вид повреждений с привязкой к наработке на дату выявления повреждений);

неразрушающий контроль металла труб;

исследования состояния металла и оксидной пленки на вырезках;

определение по результатам исследований эквивалентной температуры эксплуатации для поверхностей нагрева из перлитной и аустенитной сталей;

расчетная или расчетно-экспериментальная оценка остаточного ресурса труб;

установление ресурса дальнейшей надежной и безопасной эксплуатации.

б) Исходными данными для оценки остаточного ресурса по критериям жаропрочности являются:

эквивалентная температура эксплуатации;

толщина стенки и скорость ее утонения (коррозионного износа);

характеристики длительной прочности металла труб данной микроструктуры.

в) Исследование оксидной пленки включает анализ структуры, характера и интенсивности коррозионных повреждений.

г) Для сталей перлитного класса на основании исследований микроструктуры металла, карбидного (фазового) анализа и оценки глубины коррозии определяют эквивалентную температуру за весь срок эксплуатации данной поверхности нагрева. Карбидный анализ заключается в определении содержания молибдена в карбидном осадке.

Эквивалентную температуру эксплуатации для труб из аустенитной стали определяют по количеству -фазы. Если содержание -фазы составляет менее 1%, эквивалентную температуру определяют по количеству карбидов по границам зерен.

д) В зависимости от фактического состояния микроструктуры металла устанавливается уровень жаропрочных свойств стали по отношению к соответствующему уровню в исходном состоянии, а затем с использованием этих данных и рассчитанных приведенных напряжений, а также с учетом эквивалентной температуры эксплуатации определяется остаточный ресурс поверхности нагрева.

Назначаемый по результатам диагностирования ресурс (срок продления эксплуатации) поверхности нагрева до следующего обследования, не должен превышать 50 тысяч часов.

170. Диагностирование и продление ресурса (срока службы) коллекторов по достижении назначенного ресурса может выполняться как для одной или нескольких групп одноименных коллекторов, так и в комплексном порядке в рамках продления срока службы котла в целом как единого технического устройства.

Общий алгоритм диагностирования и продления срока службы коллекторов включает ряд этапов:

а) основными мероприятиями в рамках процедуры продления ресурса (срока службы) коллекторов являются:

анализ режимов (параметров) эксплуатации котла и результатов контроля металла коллекторов за весь предшествующий период работы;

анализ результатов неразрушающего контроля и металлографического анализа состояния металла по данным текущего обследования;

определение эквивалентной температуры эксплуатации и эквивалентной наработки по параметрам на выходе из котла;

контрольный расчет на прочность с оценкой остаточного ресурса коллекторов;

обобщающий анализ результатов обследования и установление дополнительного назначенного ресурса (срока службы) коллекторов котла;

б) определяют эквивалентную температуру пара за котлом (по каждому контуру) по среднегодовым данным фактической температуры и соответствующим каждому году наработкам с использованием соотношений жаропрочности материала.

Определение эквивалентной температуры (T_экв) осуществляется согласно указаниям подпункта "б" пункта 178 ФНП для паропроводов.

Полученные значения эквивалентной температуры пара за котлом по контурам высокого и среднего давления принимаются в качестве эквивалентных температур эксплуатации для выходных коллекторов последних ступеней перегрева по свежему пару и пару промперегрева соответственно.

В рамках данного подхода для выходных коллекторов последних ступеней перегрева определяют эквивалентную наработку по среднегодовым температурам за котлом и соответствующим годовым наработкам, приведенную к расчетной температуре, согласно алгоритму, изложенному в подпункте "а" пункта 178 ФНП.

в) выполняется расчет на прочность с оценкой ресурса по схеме:

определяют приведенные напряжения в коллекторе с учетом фактической толщины стенки (S_f) по результатам УЗТ, в качестве S_f принимается минимальная величина из всех контрольных замеров. Если минимальная фактическая толщина стенки S_f превышает номинальную толщину, то в качестве S_f принимают номинальную толщину стенки и расчет ведется с учетом только эксплуатационной компенсирующей прибавки;

расчетный коэффициент прочности коллектора () при вычислении приведенных напряжений принимают равным минимальному из следующих значений:

минимального значения из коэффициентов прочности, вычисленных для каждой системы отверстий ();

значения коэффициента прочности штуцерных сварных соединений ();

Допускается учитывать усиление отверстия штуцером при условии, что соединение штуцера с корпусом коллектора выполнено с полным проплавлением стенки.

Ресурс коллектора определяют путем сопоставления приведенного напряжения с допускаемыми напряжениями при расчетной температуре, соответствующими по ресурсной базе двум опорным точкам, одной из которых отвечает допускаемое напряжение, меньше рассчитанного приведенного, а другой - больше рассчитанного приведенного напряжения. Искомая точка, соответствующая рассчитываемому ресурсу, определяется методами логарифмической или линейной интерполяции. Экстраполяция допускаемых напряжений разрешается не более чем на 25 тысяч часов.

г) Остаточный ресурс дальнейшей эксплуатации выходных коллекторов последних ступеней перегрева при продлении срока службы на расчетных параметрах определяется выражением:

где - остаточный ресурс при расчетной температуре;

- полный (индивидуальный) ресурс коллектора при расчетной температуре;

- эквивалентная наработка данной группы коллекторов, приведенная к расчетной температуре.

д) Остаточный ресурс () входных и выходных коллекторов на промежуточных ступенях перегрева котла при продлении срока службы на расчетных параметрах определяется как разница между полным (индивидуальным) ресурсом при расчетной температуре () и фактической наработкой на период диагностирования :

Если эквивалентная температура на выходе из котла по какому-либо из контуров превышает расчетную температуру и соответственно эквивалентная наработка (приведенная к расчетной температуре) превышает фактическую наработку, следует остаточный ресурс коллекторов на промежуточных ступенях перегрева данного контура при продлении срока службы на расчетных параметрах определять по соотношению:

е) Расчеты выполняют при нормативном коэффициенте запаса прочности, равном 1,5.

В обоснованных случаях допускается снижение коэффициента запаса прочности до 1,4.

ж) Условием продления срока эксплуатации коллекторов является отсутствие в металле и сварных соединениях недопустимых дефектов и недопустимой микроповрежденности структуры (согласно пункту 149 ФНП), а также соблюдение условий прочности на планируемый срок продления. Допуск коллекторов в дальнейшую эксплуатацию при пониженном (не более чем до 1,4) коэффициенте запаса прочности разрешается не более чем на 30 тысяч часов.

з) Отработавшие назначенный или дополнительно назначенный ресурс коллекторы могут быть допущены к дальнейшей эксплуатации при расчетных параметрах на срок не более 50 тысяч часов.

В отдельных обоснованных случаях допускается продление эксплуатации коллекторов после отработки назначенного ресурса на срок более 50 тысяч часов.

171. Для пароперепускных трубопроводов котла порядок продления срока службы после отработки назначенного ресурса соответствует аналогичной процедуре продления срока службы для станционных паропроводов с учетом следующих особенностей:

а) эквивалентная температура за котлом и соответствующая эквивалентная наработка (приведенная к расчетной температуре) применимы впрямую только для участков парового тракта за выходными коллекторами последних ступеней перегрева. Определение эквивалентной температуры за котлом и соответствующей эквивалентной наработки выполняют согласно пункту 178 ФНП.

б) расчет ресурса гибов пароперепускных труб котла следует выполнять в соответствии с пунктами 176, 177, 179 ФНП, продление ресурса пароперепускных труб следует осуществлять на расчетные параметры котла.

в) остаточный ресурс дальнейшей эксплуатации гибов труб на промежуточных ступенях перегрева (перепусках) котла при продлении срока службы на расчетных параметрах следует определять по формуле (8) - подпункт "д" пункта 170 ФНП.

Если эквивалентная температура на выходе из котла превышает расчетную температуру и соответственно эквивалентная наработка превышает фактическую наработку, остаточный ресурс гибов труб на промежуточных перепусках при продлении срока службы на расчетных параметрах определяется по формуле (9) - подпункт "д" пункта 170 ФНП.

г) остаточный ресурс дальнейшей эксплуатации пароперепускных труб на участках парового тракта котла за выходными коллекторами последних ступеней перегрева при продлении срока службы на расчетных параметрах определяют по формуле (7) - подпункт "г" пункта 170 ФНП.

172. Продление ресурса (срока службы) литых деталей с DN100 и более должно проводиться при выполнении следующих основных требований.

а) Процедура диагностирования и продления ресурса литых деталей включает:

анализ режимов эксплуатации котла и результатов контроля, а также ремонта литых деталей за весь предшествующий период работы;

анализ результатов неразрушающего контроля и исследований состояния металла (если последние проводились) по данным текущего обследования;

определение эквивалентной температуры эксплуатации и эквивалентной наработки по температуре перегретого пара - на выходе из котла;

контрольный расчет на прочность с оценкой индивидуального ресурса деталей;

обобщающий анализ результатов обследования и установление дополнительного назначенного ресурса литых деталей котла.

Необходимость отбора проб из литых деталей для проведения металлографического анализа, включая микроповрежденность металла, определяет экспертная организация, выполняющая ЭПБ.

б) Эквивалентную температуру за котлом и соответствующую эквивалентную наработку определяют в соответствии с пунктом 178 ФНП. Эти характеристики применимы только для деталей, расположенных за выходными коллекторами последних ступеней перегрева.

в) Величину расчетного индивидуального ресурса определяют путем сопоставления приведенного напряжения с допускаемыми напряжениями при расчетной температуре, соответствующими двум смежным (кратным 10⁵ ч) значениям ресурса, одному из которых отвечает допускаемое напряжение, меньшее рассчитанного приведенного напряжения, а другому - большее. При этом допускается использовать принцип линейной интерполяции. Экстраполяция допускаемых напряжений разрешается не более чем на 30 тысяч часов.

г) При определении допускаемых напряжений при расчетной температуре и заданных величинах ресурса по известным их значениям для деформированного металла: катаного, кованого, штампованного - требуется умножать указанные значения допускаемых напряжений на коэффициент 0,75.

д) Если литая деталь подвергалась ремонту с выборкой дефектного металла или с выборкой и последующей ее заваркой, в расчетах следует учитывать данный фактор. Наличие выборки учитывают местным ослаблением (уменьшением) расчетного сечения и при необходимости учетом концентрации напряжений. Ремонтная заварка учитывается введением в расчетные формулы коэффициента снижения прочности , величина которого зависит от технологии (условий) ремонтной заварки, температуры эксплуатации и фактической наработки изделия.

Ремонтные заварки на литых коленах не допускаются.

е) Остаточный ресурс дальнейшей эксплуатации литых деталей, расположенных на промежуточных участках парового тракта котла, при продлении срока службы на расчетные параметры определяют по формуле (8) в соответствии с подпунктом "д" пункта 170 ФНП.

Остаточный ресурс дальнейшей эксплуатации литых деталей, расположенных на участках парового тракта котла за выходными коллекторами последних ступеней перегрева, при продлении срока службы на расчетные параметры определяют по формуле (7), указанной в подпункте "г" пункта 170 ФНП.

ж) Отработавшие назначенный или дополнительно назначенный срок (ресурс) литые детали могут быть допущены к дальнейшей эксплуатации на основании удовлетворительных результатов контроля и расчетов на прочность при расчетных параметрах на срок не более 50 тысяч часов.

В отдельных обоснованных случаях допускается продление срока эксплуатации литых деталей после отработки назначенного ресурса на срок более 50 тысяч часов.

Если по результатам расчетов на прочность нормативный коэффициент запаса прочности на планируемый срок продления эксплуатации деталей не соблюдается, допускается продление этих деталей на ограниченный срок при пониженном коэффициенте запаса прочности при условии отсутствия недопустимых дефектов в металле по результатам контроля. В этих случаях коэффициент запаса прочности на конец планируемого срока продления эксплуатации должен быть не ниже 1,35, а собственно срок продления службы изделия не должен превышать 30 тысяч часов.

173. Барабаны котлов после отработки назначенного (дополнительно назначенного) ресурса допускаются в дальнейшую эксплуатацию при условии выполнения следующих требований по оценке их состояния и работоспособности.

а) Техническое состояние барабана определяется на основании результатов диагностирования, включающего:

анализ технической и эксплуатационной документации;

неразрушающий контроль металла элементов и при необходимости исследования металла на вырезке;

анализ результатов контроля и исследований;

контрольный расчет на прочность и расчет циклической прочности (долговечности).

б) Неразрушающий контроль металла барабана проводится по типовой программе, представленной в пункте 136 ФНП, или по индивидуальной программе, разработанной на ее основе.

Необходимость проведения исследований металла на вырезке (пробке) из барабана устанавливает экспертная организация, выполняющая ЭПБ.

Основанием для таких исследований являются:

интенсивная повреждаемость металла по значительной площади поверхности в виде трещин и трещиноподобных дефектов;

отклонения твердости металла от установленных норм (подпункт "г" пункта 152 ФНП);

расслоения металла в листах обечаек или (и) днищ на существенной их площади;

иные причины, обуславливающие необходимость или целесообразность проведения исследований металла на вырезке.

в) Требования по отбору (вырезке) пробы металла (пробки) из барабана изложены в пункте 82 ФНП. Выбор места вырезки пробки осуществляется экспертным путем на основе анализа комплекса факторов:

сертификатных данных;

результатов предыдущих контролей металла барабана, включая измерения твердости;

динамики повреждаемости; геометрических характеристик элементов с учетом расположения сварных швов, отверстий и внутрибарабанных устройств.

Вырезанное под пробу отверстие в барабане не должно понижать его коэффициент прочности относительно проектной величины.

Изготовление из пробки образцов для проведения исследований осуществляется согласно пункту 87 ФНП.

г) Исследования металла барабана на вырезке включают:

определение химического состава;

металлографическое исследование, включая анализ микроструктуры и оценку загрязненности неметаллическими включениями;

определение твердости по толщине стенки барабана;

механические испытания с определением прочностных и пластических свойств металла при комнатной и рабочей температурах;

испытания на ударную вязкость;

определение критической температуры хрупкости металла.

Металлографическое исследование проводится по всей толщине стенки барабана (по всей высоте пробки). Для этих целей используется обрезок от края пробки, не задействованный для изготовления темплетов образцов на механические испытания.

д) Герметичность барабана после вырезки пробки восстанавливается заглушающим штуцером с донышком, устанавливаемым внутрь барабана для предотвращения образования в нем застойной зоны. Если пробка вырезается из верхней части обечайки барабана, допускается заглушающий штуцер устанавливать с наружной стороны барабана.

Конструкция и размеры штуцера с донышком обосновываются расчетом на прочность.

Технология вварки штуцера с заглушкой должна предусматривать полное проплавление стенки штуцера.

е) Контрольный расчет на статическую прочность барабана проводится в соответствии с требованиями НД с учетом фактических данных по геометрическим параметрам элементов (взаимному расположению сварных швов, систем отверстий, толщины стенки), условиям эксплуатации и результатам контроля и исследований металла (при наличии последних).

Обязательному расчету на прочность подлежат барабаны, подвергнутые ремонту: выборкам дефектных участков или выборкам с последующей заваркой.

ж) Для подтверждения возможности дальнейшей эксплуатации барабана после отработки назначенного ресурса выполняется расчет на циклическую прочность (долговечность) по критериям малоцикловой усталости металла с учетом воздействия коррозионного фактора.

з) Возможность, срок и условия продления эксплуатации барабана сверх назначенного (дополнительно назначенного) ресурса устанавливаются на основании результатов технического диагностирования, контрольных расчетов на статическую прочность, расчетов циклического ресурса и гидравлического испытания барабана.

и) При невыполнении условий циклической прочности по результатам расчета на малоцикловую усталость, барабан может быть допущен в дальнейшую эксплуатацию на ограниченный срок при условии реализации дополнительных (компенсирующих) мероприятий по контролю металла или снижению напряжений в барабане за счет ужесточения требований по ведению режимов (стационарных и нестационарных) работы котла.

к) Отработавший назначенный (или дополнительно назначенный) ресурс барабан может быть допущен к дальнейшей эксплуатации на срок не более 50 тысяч часов на основании положительных результатов контроля, исследований металла (если они проводились) и расчетов на прочность при соблюдении установленных требований НД, технической и эксплуатационной документации.

В отдельных обоснованных расчетами случаях допускается продление срока службы барабана после отработки назначенного ресурса (при первичном продлении) на срок более 50 тысяч часов.

Если по результатам оценки циклической долговечности барабана накопленная усталостная поврежденность металла превышает 0,8 (но составляет менее 1), срок продления эксплуатации барабана не должен превышать 30 тысяч часов.