Diagnostyka materiałowa urządzeń cieplno-mechanicznych bloków energetycznych i prognozowanie trwałości

Podobne dokumenty
BADANIA URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH ELEMENTEM SYSTEMU BIEŻĄCEJ OCENY ICH STANU TECHNICZNEGO I PROGNOZOWANIA TRWAŁOŚCI

Diagnostyka powierzchni ogrzewalnych kotłów zainstalowanych w TAURON - Wytwarzanie SA

DZIAŁ METALOZNAWSTWA I KOROZJI funkcjonuje w strukturze Zakładu Chemii i Diagnostyki ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.

OCENA STANU TECHNICZNEGO RUROCIĄGÓW WYSOKOPĘŻNYCH - DOBÓR KRYTERIÓW

Uszkodzenia komór i kolektorów kotłów parowych badania diagnostyczne

Wytyczne oceny spoin, kolan rurociągów i komór pracujących w warunkach pełzania

Wpływ współspalania biomasy na stan techniczny powierzchni ogrzewalnych kotłów - doświadczenia Jednostki Inspekcyjnej UDT

Z-3-Rozdział 7/I/ZZ/P/37/2014 Kontrola jakości

PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI STALOWYCH WEDŁUG EUROKODÓW.

SPECYFIKACJA ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA. dla zamówienia publicznego udzielonego w trybie przetargu nieograniczonego na realizację zadania:

Pełzanie jako zjawisko ograniczające długotrwałą eksploatację rurociągów parowych 1)

Diagnostyka kotłów wodnych główne przyczyny awarii elementów ciśnieniowych

Pełzanie jako zjawisko ograniczające długotrwałą eksploatację rurociągów parowych 15 sierpnia 2013

Janusz Dobrzański, Adam Zieliński. Trwałość resztkowa i resztkowa rozporządzalna. Instytut Metalurgii Żelaza, Gliwice. /t r

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

System diagnostyczny jako sposób na wydłużenie czasu bezpiecznej eksploatacji rurociągów parowych

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Uszkodzenia rurociągów obiegu zasilającego kotły i wężownic powierzchni ogrzewalnych pracujących poniżej temperatury granicznej

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

Konstrukcje spawane : połączenia / Kazimierz Ferenc, Jarosław Ferenc. Wydanie 3, 1 dodruk (PWN). Warszawa, Spis treści

WYMAGANIA TECHNICZNE DLA MIESZKOWYCH KOMPENSATORÓW OSIOWYCH PRZEZNACZONYCH DO STOSOWANIA W WARSZAWSKIM SYSTEMIE CIEPŁOWNICZYM

MOŻLIWOŚCI ZMNIEJSZENIA EMISJI GAZÓW CIEPLARNIANYCH I ZWIĘKSZENIA SPRAWNOŚCI KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH POPRZEZ MODERNIZACJĘ ŚCIAN SZCZELNYCH

Konstrukcje spawane Połączenia

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Dyrekcja Inżynierii Dział Badań i Standardów

EKOZUB Sp. z o.o Żerdziny, ul. Powstańców Śl. 47 Tel ; Prelegent: mgr inż. Andrzej Zuber

Ocena trwałości komór przegrzewaczy kotłów parowych pracujących w warunkach pełzania (5) Podsumowanie i wnioski

DIAGNOSTYKA I REMONTY URZĄDZEŃ CIEPLNO-ME- CHANICZNYCH ELEKTROWNI

Analiza stanu naprężeń i odkształceń metodą elementów skończonych (MES) w łopatce drugiego stopnia turbiny gazowej

i sposoby ich eliminacji

Analiza przyczyny uszkodzenia rur przegrzewacza pary kotła typu OR50 w okresie wczesnej pracy kotła 17 września 2013

Obecny status przedsiębiorstwa to spółka z ograniczoną odpowiedzialnością powstała w wyniku prywatyzacji w 1990 roku.

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

Fala uderzeniowa i jej zastosowania.

DIAGNOSTYKA WIRNIKÓW Z WYKORZYSTANIEM METODY MAGNETYCZNEJ PAMIĘCI METALU

Ermeto Original Rury / Łuki rurowe

W przypadku, gdy uzasadniają to obliczenia statyczne wykonane dla rurociągu, dopuszcza się

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Potential and real places of pipeline creep damages

NIEKTÓRE WŁASNOŚCI SPAWANYCH ZŁĄCZY MIESZANYCH STALI P91 ZE STALĄ 13HMF W STANIE NOWYM I PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

DZIAŁ TRAWIENIA I OCZYSZCZANIA funkcjonuje w strukturze Zakładu Chemii i Diagnostyki, jednostki organizacyjnej ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Elastyczność DUOBLOKU 500

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

Przedmiar robót. Zuzia (C) DataComp (lic ) strona nr: 1

SPIS TREŚCI 1. GENEZA CEL I ZAKRES PRACY PODSUMOWANIE... 1

Veolia Energia Warszawa S.A. WYMAGANIA TECHNICZNE DLA ARMATURY ZAPOROWEJ/ REGULUJĄCEJ STOSOWANEJ W WYSOKOPARAMETROWYCH RUROCIĄGACH WODNYCH

Urządzenia wytwórcze ( Podstawowe urządzenia bloku.

Ocena ryzyka niezawodnej eksploatacji komór przegrzewaczy kotłów parowych

Wymogi UDT stawiane urządzeniom ciśnieniowym eksploatowanym ponad obliczeniowy czas pracy w warunkach pełzania 1)

Wdrożenie nowego stopnia turbiny na bloku nr 8 w Elektrowni Połaniec (patenty P , P ). Ocena efektów energetyczno ekonomicznych.

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze

Budowa płaszczowo-rurowych wymienników ciepła

HTHA - POMIARY ULTRADŹWIĘKOWE. HTHA wysokotemperaturowy atak wodorowy 2018 DEKRA

Konferencja UDT. Mechanizmy degradacji i ocena stanu technicznego elementów kotłów i rurociągów pracujących w warunkach pełzania

PL B1. Sposób suchej konserwacji układów, zwłaszcza układów przepływowych urządzeń energetycznych

Materiały do budowy kotłów na parametry nadkrytyczne

I N S T Y T U T M A S Z Y N P R Z E P Ł Y W O W Y C H i m. R o b e r t a S z e w a l s k i e g o P O L S K I E J A K A D E M I N A U K

CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMÓW NISZCZĄCYCH POWIERZCHNIĘ WYROBÓW (ŚCIERANIE, KOROZJA, ZMĘCZENIE).

DIAGNOSTYKA I CHEMIA DLA ENERGETYKI

PL B1. Wstawka termometryczna do pomiaru lokalnego obciążenia cieplnego ekranu komory paleniskowej kotła

Zastosowanie nowoczesnych technik badań ultradźwiękowych podczas modernizacji bloków energetycznych w PGE GiEK S.A. Oddział Elektrowni Bełchatów

Rys. 1. Próbka do pomiaru odporności na pękanie

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Niszczenie wodorowe rur parownika

Projektowanie konstrukcji stalowych według Eurokodów / Jan Bródka, Mirosław Broniewicz. [Rzeszów], cop Spis treści

Ocena stopnia zużycia ciśnieniowych elementów kotłów pracujących w warunkach pełzania

Artur Jasiński, Zakład Chemii i Diagnostyki, ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.

Typowe konstrukcje kotłów parowych. Maszyny i urządzenia Klasa II TD

Współczesne wymagania dotyczące jakości wody dodatkowej w aspekcie jakości wody zasilającej kotły parowe na najwyższe parametry Antoni Litwinowicz

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Typowe uszkodzenia kotłowych walczaków

Badanie zmęczenia cieplnego żeliwa w Instytucie Odlewnictwa

DEGRADACJA MATERIAŁÓW

DIAGNOSTYKA I CHEMIA DLA ENERGETYKI

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki PROBLEMY ZWIĄZANE Z OCENĄ STANU TECHNICZNEGO PRZEWODÓW STALOWYCH WYSOKICH KOMINÓW ŻELBETOWYCH

Trwałość resztkowa materiału rurociągów parowych, pracujących w układzie kolektorowym, po przepracowaniu obliczeniowego czasu pracy

PROBLEMY EKSPLOATACYJNE ZWIĄZANE Z PĘKNIĘCIAMI MATERIAŁU W ODPOWIEDZIALNYCH ELEMENTACH URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH

2. Korozja stalowej obudowy odrzwiowej w świetle badań dołowych

Materiały dydaktyczne. Semestr IV. Laboratorium

PL B1 (13) B1 F04D 17/12 F04D 29/18 F04D 1/06. (5 7) 1. Pompa wirowa odśrodkowa wielostopniowa

OCENA STANU MATERIAŁU ELEMENTÓW KRYTYCZNYCH CZĘŚCI CIŚNIENIOWEJ KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH Z FERRYTYCZNEJ STALI 12Cr-lMo-V PRACUJĄCYCH W WARUNKACH PEŁZANIA

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

Analiza przyczyny uszkodzenia rur przegrzewacza pary kotła typu OR50 w okresie wczesnej pracy kotła

Prezentacja działalno

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Eksploatacja urządzeń

VEOLIA ENERGIA WARSZAWA S.A.

Siatka spiętrzająca opis czujnika do pomiaru natężenia przepływu gazów. 1. Zasada działania. 2. Budowa siatki spiętrzającej.

Sprawozdanie z rewizji kotła KP-8/2,5

KATEDRA SAMOLOTÓW I SILNIKÓW LOTNICZYCH

E L E K T R Y K A A U T O M A T Y K A. ELPOREM i ELPOAUTOMATYKA

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

klasyfikacja kotłów wg kryterium technologia spalania: - rusztowe, - pyłowe, - fluidalne, - paleniska specjalne cyklonowe

... Definicja procesu spawania gazowego:... Definicja procesu napawania:... C D

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

IZOLOWANY SYSTEM ODPROWADZANIA SPALIN Z AGREGATÓW PRĄDOTWÓRCZYCH SYSTEM KOMINUS KXD

Transkrypt:

bezpieczeństwa eksploatacji urządzeń technicznych współpracę jednostek dozoru technicznego z wytwórcami, Pomimo zmian zachodzących w Urzędzie Dozoru Technicznego, służących doskonaleniu i dostosowywaniu działalności do zmieniających się wymogów prawa i oczekiwań wytwórców oraz użytkowników urządzeń technicznych, do głównych ustawowych zadań Urząd Dozoru Technicznego ciągle należy wykonywanie dozoru technicznego, tj. działanie służące zapewnieniu bezpieczeństwa eksploatacji urządzeń technicznych mogących stwarzać zagrożenie dla zdrowia, życia, mienia oraz środowiska. Realizacja tak ważnego zadania, związanego z zapewnieniem obywatelom bezpieczeństwa technicznego, pracownikom właściwego poziomu bezpieczeństwa pracy, a także mającego znaczący wpływ na rozwój i konkurencyjność wielu krajowych branż przemysłowych wymaga, aby Urząd Dozoru Technicznego był silną organizacją ukierunkowaną na kompleksowe wspieranie i współpracę z podmiotami odpowiedzialnymi za bezpieczeństwo urządzeń technicznych. Oprócz spełnieniu niezbędnych, wynikających z przepisów prawa i postanowień odpowiednich norm, wymogów dotyczących kompetencji, bezstronności, niezależności oraz zabezpieczenia poufności uzyskiwanych informacji, jednostki dozoru technicznego powinny wyzbywać się w swoim postępowaniu wszelkiego zbędnego formalizmu. Urząd Dozoru Technicznego powinien być instytucją chroniącą interes publiczny, a jednocześnie otwartą na współpracę i wspierającą podmioty gospodarcze w spełnianiu wymagań określonych prawem i oczekiwań rynku dotyczących eliminacji zagrożeń związanych z urządzeniami technicznymi. Jako Prezes Urzędu Dozoru Technicznego obiecuję Czytelnikom, że dwumiesięcznik Dozór Techniczny również otoczę szczególną troską, tak aby stał się on prawdziwą wizytówką dalszych pozytywnych przemian w Urzędzie. Z wyrazami szacunku Marek Walczak EKSPLOATACJA MARIAN DROP EUGENIUSZ WŁOCZYK Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki Energopomiar Spółka z o.o. Diagnostyka materiałowa urządzeń cieplno-mechanicznych bloków energetycznych i prognozowanie trwałości 1. Wstęp Diagnostyka wywodzi się z greckiego słowa diagnostikos, które oznacza umiejący rozpoznawać. W energetyce diagnostyką nazywa się zespół działań mających na celu rozpoznawanie i ocenę stanu technicznego urządzeń wraz z określeniem okresu ich dalszej przydatności eksploatacyjnej (trwałości). Diagnozę (z greckiego diagnosis rozpoznanie) wydaje się na podstawie wszechstronnych badań nieniszczących i niszczących, pomiarów, obserwacji, obliczeń wytrzymałościowych, analizy dokumentacji projektowej i warunków pracy urządzeń. Badania diagnostyczne zwykle rozpoczyna się od analizy dokumentacji projektowej, wykonawczej i naprawczej oraz analizy danych eksploatacyjnych czyli tzw. historii eksploatacji urządzenia. Zapoznanie się z danymi projektowymi pozwala na dokonanie obliczeń sprawdzających w oparciu o parametry obliczeniowe dostępne w dokumentacji, które mają na celu dokonanie wstępnej oceny stanu elementów i zwrócenie uwagi na węzły konstrukcyjne najbardziej obciążone a tym samym najbardziej zagrożone niszczeniem materiału i wyczerpaniem zapasu żarowytrzymałości. Węzły te należy poddać szczególnie wnikliwym badaniom diagnostycznym. W czasie tych obliczeń wg danych projektowych zakładamy, że parametry pracy elementu były mniej więcej stałe w czasie całego okresu ruchu. W praktyce jednak zmieniać się będą zarówno ciśnienie jak i temperatura pracy odpowiednio do danych warunków ruchowych i odbiegać będą mniej lub bardziej od wartości projektowych. Chcąc więc należycie oszacować żywotność elementu lub urządzenia uwzględnić należy rzeczywiste warunki ruchowe. W tym celu konieczne jest zebranie danych eksploatacyjnych elementów urządzeń a mianowicie: rzeczywistych parametrów pracy (ciśnienie, temperatura, czas), liczby uruchomień i odstawień z różnych stanów, liczby, rodzaju, charakteru i miejsc występowania uszkodzeń, danych atestowych dotyczących materiałów, szoków cieplnych, agresywności środowiska. Dane te służą do przeprowadzenia obliczeń wytrzymałościowych w zakresie rzeczywistych naprężeń statycznych i dynamicznych cyklicznie zmiennych. Jako dane eksploatacyjne traktować należy również wyniki pomiarów rzeczywistych grubości ścianek i średnic, obliczenie owalizacji, wyniki wieloletnich pomiarów odkształceń trwałych, wyniki prowadzonych w poprzednich latach badań nieniszczących lub niszczących, wyniki wszelkich innych badań związanych np. z pomiarami i regulacją zamocowań i zawieszeń itp. Szczegółowym nieniszczącym badaniom diagnostycznym poddaje się główne (krytyczne) elementy bloku energetycznego oraz elementy wpływające na niezawodność. 2. Elementy urządzeń energetycznych szczególnie podlegające badaniom: walczaki, powierzchnie ogrzewalne kotłów (rury ekranowe przegrzewaczy pary i podgrzewaczy wody), komory przegrzewaczy pary i schładzacze pary, komory rur ekranowych i podgrzewaczy wody, rury opadowe, przewody odwadniające, odpowietrzające i odmulające, główne rurociągi parowe, rurociągi wody zasilającej, rurociągi komunikacyjne, korpusy turbin, wirniki turbin, tarcze kierownicze koła robocze nasadzane łopatki turbin (robocze i kierownicze) korpusy zaworów skraplacze turbin kołpaki generatorów DOZÓR TECHNICZNY 3/2006 51

Rys. 3. Sposób osadzania króćca w ścianie komory okrągłej (przekrój wzdłuż osi głównej) U obszar kontroli ultradźwiękowej Rys. 1. Pęknięcia na krawędzi otworu rury ekranowej w walczaku Rys. 4. Badania za pomocą fal poprzecznych, skierowanych stycznie do krawędzi 1, 2, 3 kolejne położenia głowicy na obwodzie króćca badania magnetyczne połączeń spawanych króćców dolotowych i wylotowych i płaszczy komór i schładzaczy pary, badania ultradźwiękowe spoin obwodowych, badania nieniszczące struktury materiału płaszczy za pomocą replik, pomiar grubości płaszczy komór, pomiar twardości materiału płaszczy szczególnie w miejscach największego ugięcia komór i schładzaczy pary, pomiary odkształceń otworu w komorach jak również pomiary odkształceń na czopach pomiarowych o ile takowe istnieją, Rys. 2. Pęknięcie na złączu spawanym wzdłuż obwodu tulei włazowej walczaka 3. Podstawowe zakresy badań dla ww. elementów, metody badań oraz typowe uszkodzenia WALCZAKI: nieniszczące badania defektoskopowe metodą magnetyczną powierzchni wewnętrznych płaszcza walczaka ze szczególnym zwróceniem uwagi na połączenia spawane główne i pomocnicze, połączenie króćców, otwory i krawędzie otworów i mostki szczególnie w strefie wodnej, nieniszczące badania defektoskopowe metodą ultradźwiękową głównych połączeń spawanych, króćców centralnych rur opadowych i tulei włazowych, badania nieniszczące struktury materiału płaszcza walczaka metodą replik, pomiar nieokrągłości płaszcza walczaka, pomiar grubości płaszcza walczaka, pomiar twardości materiału płaszcza walczaka Uszkodzenia walczaków powstają głównie w miejscach koncentracji naprężeń jako pęknięcia zmęczeniowe cieplno-mechaniczne wspomagane procesami korozji. Na rys. 1 pokazano pęknięcia zmęczeniowe tzw. słoneczkowe powstałe na krawędzi otworu rury ekranowej w walczaku, a na rys. 2 pęknięcia wykryte w złączu spawanym tulei włazowej walczaka. KOMORY, SCHŁADZACZE I KOLEKTORY PARY oględziny endoskopowe powierzchni wewnętrznych w okolicach otworu pod króćce i w okolicach mostków, badania ultradźwiękowe w celu wykrywania pęknięć na krawędziach otworów pod króćce (rys. 3 i 4), Rys. 5. Pęknięcia na krawędzi i na tworzącej otworu króćca widoczne z zewnątrz Rys. 6. Pęknięcie na spoinach łączących króćce z komorą grodziową 52 DOZÓR TECHNICZNY 3/2006

pomiar strzałki ugięcia komór, pomiary deformacji denek komór i badanie ultradźwiękowe na obecność pęknięć rozpoczynających się od powierzchni wewnętrznej. Na rys. 5 pokazano pęknięcie na krawędzi otworu króćca widoczne z zewnątrz komory po odcięciu króćca, a na rys. 6 pęknięcia na spoinach pachwinowych łączących króćce z komorą grodzi. Uszkodzenia komór powstają najczęściej na powierzchniach wewnętrznych, rzadziej na powierzchniach zewnętrznych. Najczęstsze przypadki występujących uszkodzeń spowodowane są zmęczeniem cieplnym na krawędziach i tworzących otworów oraz na mostkach i powierzchniach komór. Zjawisko zmęczenia może być wspomagane zjawiskami korozji i wtedy występują pęknięcia zmęczeniowo-korozyjne. Pęknięcia obwodowe w strefie wpływu ciepła spoin łączących króćce z komorą (rys. 6) spowodowane są najczęściej naprężeniami zginającymi, różnicą temperatur oraz wadliwą kompensację lub niewłaściwą technologią spawania. Występują również przypadki uszkodzeń komór na skutek pełzania w postaci odkształcania płaszcza, które są wykrywane podczas pomiarów na czopach pomiarowych lub na otworach. RURY EKRANOWE, RURY PRZEGRZEWACZY PARY I PODGRZEWACZY WODY Badaniom podlegają odcinki proste, kolana i spoiny. Do badań niszczących rur ekranowych pobiera się wycinki (ok. 10 sztuk) z obszarów najbardziej wytężonych i narażonych na korozje a mianowicie: z obszarów o największym obciążeniu cieplnym wyznaczonym na podstawie pomiarów temperatur, z obszarów na wysokości palników, z obszarów przejścia ścian pionowych w chłodny lej żużlowy, z obszarów w górnej części tylnej ściany paleniskowej. Rys. 7. Rozległy wżer korozyjny widoczny na przekroju poprzecznym rury ekranowej Rys. 8. Odkształcony i uszkodzony wycinek rury przegrzewacza wskutek przegrzania i pełzania Rys. 9. Warstwa zgorzeliny występująca na wewnętrznej powierzchni rury przegrzewacza na tle struktury Rys. 10. Ścienienie ścianki rury podgrzewacza wody na skutek erozji działającej od zewnątrz Z przegrzewaczy pary pobiera się do badań niszczących odcinki z części wlotowej i wylotowej z każdego stopnia przegrzewacza co najmniej 4 odcinki. Z podgrzewaczy wody wycina się do badań laboratoryjnych odcinki rur z wężownic leżących na różnych poziomach (ok. 6 odcinków). Zakres badań wyciętych rur jest następujący: oględziny powierzchni przed i po usunięciu osadów, badania stopnia skorodowania powierzchni (rozmieszczenie, wielkość i ilość wżerów), badania składu i ilości osadów, badania składu fazowego osadów, pomiary grubości warstwy tlenków (zwłaszcza dla rur przegrzewaczy pary), pomiary grubości ścianek i średnic, badania metalograficzne, badania własności mechanicznych (próby twardości i zrywania). Na podstawie przeprowadzonych badań dokonuje się oceny stanu rur powierzchni ogrzewalnych kotłów głównie biorąc pod uwagę zmiany struktury materiału (sferoidyzacja, wydzielenia na granicy ziarn, odwęglenia, wzrost ziarn, korozja naprężeniowa, międzykrystaliczna, wżerowa), zmiany własności mechanicznych (wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, wydłużenia względnego, twardości) oraz grubości warstwy tlenków. Na podstawie składu ilości osadów rur ekranowych (dopuszczalne zanieczyszczenie osadami do 300 g/m 2 dla kotłów o ciśnieniu powyżej 11 MPa i kotłów przepływowych) podejmuje się decyzje odnośnie wykonywania chemicznego oczyszczania osadów z wewnętrznych powierzchni rur. Oprócz badań laboratoryjnych rur, powierzchnie ogrzewalnych kotłów podlegają badaniom nieniszczącym a mianowicie: oględzinom zewnętrznym, badaniom magnetycznym (w celu wykrywania pęknięć powierzchniowych i podpowierzchniowych w połączeniach spawanych doczołowych przy kolanach i w połączeniach spawanych przy komorach) pomiarom grubości ścianek odcinków prostych i kolan, pomiarom owalizacji. Rury ekranowe najczęściej ulegają zniszczeniu na skutek kruchości wodorowej (uszkodzenia w postaci okienek) korozji podosadowej DOZÓR TECHNICZNY 3/2006 53

i naprężeniowej, erozji, lokalnego przegrzania, procesów technologicznych, naprężeń (od nadmiernej owalizacji i spawania) termoszoków, zmęczenia cieplnego, korozyjnego, korozji niskotlenowej spowodowanej obecnością siarki i chlorków. Rys. 11. Miejsca występowania uszkodzeń na kolanach rurociągu Rys. 15. Fragment korpusu z widocznymi uszkodzeniami Rys. 12. Miejsca występowania uszkodzeń na trójniku Wężownice przegrzewaczy pary ulegają najczęściej uszkodzeniom na skutek przegrzania tj. znacznego odkształcenia w wyniku zjawiska pełzania spowodowanego pracą w temperaturze powyżej temperatury dopuszczalnej. Ponadto powodem uszkodzeń przegrzewaczy może być erozyjno-korozyjne działanie popiołu i spalin, korozja wysokotemperaturowa od strony spalin, korozja parowo-wodna od strony czynnika, korozja postojowa i zmęczeniowa. Rury podgrzewaczy wody najczęściej ulegają zniszczeniu od strony zewnętrznej na skutek erozji popiołowej (głównie kolana, rzadziej odcinki proste) oraz korozji od strony wewnętrznej w postaci wżerów i pęknięć zmęczeniowych w strefie obojętnej kolan. Na rys. 7, 8, 9 i 10 pokazano uszkodzenia rur ekranowych przegrzewaczy pary i podgrzewaczy wody. RUROCIĄGI WYSOKOPRĘŻNE PAROWE I WODNE nieniszczące badania defektoskopowe metodą magnetyczną kolan, łuków, kształtek i połączeń spawanych, Rys. 13. Pęknięcie główne oraz siatka dalszych pęknięć od strony powierzchni wewnętrznej rurociągu pary świeżej na krawędzi otworu Rys. 16. Fotografia rowka uszczelnienia labiryntowego z pęknięciem o głębokości około 3,5 mm Rys. 14. Pęknięcie na krawędzi otworu króćca odwadniającego rurociągu pary świeżej Rys. 17. Makroskopowy obraz przełomu charakterystyczny dla zmęczeniowego złomu schodkowego 54 DOZÓR TECHNICZNY 3/2006

nieniszczące badania defektoskopowe metodą ultradźwiękową odcinków prostych, kolan i połączeń spawanych. Na rys. 11 i 12 przedstawiono miejsca najczęściej występujących uszkodzeń na kolanach i kształtkach, oględziny endoskopowe wewnętrznych powierzchni kształtek w miejscach przejść i zmiany przekrojów oraz w obszarach przyspawanych króćców, pomiary grubości ścianek odcinków prostych i kolan, pomiary owalizacji kolan, pomiary odkształceń trwałych, pomiary twardości, pomiary i regulacja zamocowań rurociągów, pomiary nieniszczące struktury za pomocą replik. Głównymi przyczynami uszkodzeń głównych rurociągów parowych są: zjawisko pełzania, w szczególnym nasileniu występujące na zewnętrznych powierzchniach kolan w strefie rozciągania, zjawisko jednoczesnego działania zmęczenia i korozji, zjawisko naprężeń cieplnych i naprężeń dodatkowych np. pochodzących od nadmiernej owalizacji, od wadliwie działających zawieszeń lub niewłaściwego montażu. Na rys. 13 i 14 pokazano uszkodzenia występujące na rurociągach. KORPUSY TURBIN nieniszczące badania defektoskopowe metodą magnetyczną w okolicach zmian grubości i kształtu kadłubów od strony wewnętrznej i zewnętrznej oraz w rejonie dysz i wytoczeń pod korpusy, nieniszczące badania defektoskopowe metodą magnetyczną w przejściach korpusu w kołnierz, w okolicach odwodnień i upustów i na krawędziach otworów na płaszczyźnie podziałowej, nieniszczące badania defektoskopowe metodą magnetyczną i penetracyjną w przejściach łopatek w obejmy tarcz kierowniczych, nieniszczące badania ultradźwiękowe i pomiar twardości śrub szpilkowych, badania nieniszczące struktury materiału za pomocą replik, badania niszczące na wyciętych próbkach. Głównymi przyczynami niszczenia kadłubów turbin są zjawiska zmęczeniowe w obszarach koncentracji naprężeń, pęknięcia spowodowane przez szoki cieplne, nadmierne odkształcenia spowodowane zjawiskami pełzania, pęknięcia technologiczne i wady materiałowe. Na rys. 15 pokazano uszkodzenia występujące na korpusie turbiny. WIRNIKI TURBIN nieniszczące badania defektoskopowe metodą penetracyjną rowków termicznych przed i za kołem regulacyjnym, oględziny endoskopowe i badania wiroprądowe otworu centralnego, nieniszczące badania defektoskopowe metodą magnetyczną w miejscach przejścia wirnika w płaszczyznę tarczy, nieniszczące badania metodą magnetyczną wpustów na wale pod kołami nasadzanymi, nieniszczące badania defektoskopowe penetracyjne i ultradźwiękowe wrębów łopatkowych na wieńcach kół, nieniszczące badania defektoskopowe metodą penetracyjną i ultradźwiękową czopów wałów, nieniszczące badania penetracyjne i pomiary twardości łopatek, nieniszczące badania struktury za pomocą replik. Uszkodzenia w wirnikach turbin pojawiają się najczęściej w uszczelnieniach labiryntowych tzw. rowkach termicznych za i przed kołem regulacyjnym, na wrębach młotkowych wieńców kół łopatkowych w centralnych otworach wałów oraz w łopatkach turbin w okolicach stellitów, drutów usztywniających i przejścia pióra łopatki w stopkę. Głównymi przyczynami uszkodzeń elementów wirnika są zjawiska: zmęczenia niskocyklicznego, pełzania oraz korozji i erozji zwłaszcza w przypadku łopatek turbinowych w części niskoprężnej turbin. Na rys. 16 i 17 pokazano uszkodzenia zmęczeniowe występujące na wirniku turbiny. Rys. 18. Wewnętrzna powierzchnia rury z wżerem korozyjnym (odcynkowanie) o głębokości ok. 0,35 mm Rys. 19. Pęknięcia korozyjne od zewnętrznej powierzchni próbki przebiegające transkrystalicznie Rys. 20. Pęknięcie wykryte na kołpaku w wyniku badań penetracyjnych Rys. 21. Międzykrystaliczny charakter pęknięcia uzyskany za pomocą repliki DOZÓR TECHNICZNY 3/2006 55

KORPUSY ZAWORÓW oględziny endoskopowe powierzchni wewnętrznych nieniszczące badania defektoskopowe magnetyczne lub penetracyjne w miejscach nagłych zmian grubości i kształtów, w okolicy odwodnień i w obszarach wokół stellitów. Główną przyczyną powstania pęknięć są naprężenia cieplne. SKRAPLACZE pomiary grubości ścianek den skraplaczy w okolicy osadzeń od strony wody, badania metodą prądów wirowych rurek kondensatorów od strony wewnętrznej, badania struktury i własności wytrzymałościowych materiału, analiza osadów, podatność na ocynkowanie, próba amoniakalna wykonywane na odcinkach rurek wyciętych ze skraplaczy. Główną przyczyną uszkodzeń rurek skraplaczy są zjawiska: korozji selektywnej podosadowej tzw. odcynkowania, korozji wżerowej, korozji równomiernej i naprężeniowej występujące od strony wody oraz korozji chemicznej (spowodowanej obecnością amoniaku) naprężeniowej i zmęczeniowej występujące od strony pary. Na rys. 18 i 19 pokazano uszkodzenia rur skraplaczy od strony wody i pary. KOŁPAKI GENERATORÓW oględziny zewnętrzne powierzchni kołpaków, badania penetracyjne powierzchni kołpaków w miejscach pasowania kołpaków na beczce wirnika i na pierścieniu centrującym oraz narożach kołpaka, pomiary współczynników tłumienia fali ultradźwiękowej podłużnej i poprzecznej, badania ultradźwiękowe, nieniszczące badania metalograficzne za pomocą replik. Przyczyną niszczenia kołpaków najczęściej jest korozja naprężeniowa, międzykrystaliczna spowodowana brakiem ochrony przed wilgocią głównie w czasie postoju. Na rys. 20 i 21 pokazano uszkodzenia wykryte na kołpaku podczas badań penetracyjnych i metalograficznych metodą replik. 4. Zasady obliczeń trwałości eksploatacyjnej Obliczenia trwałości eksploatacyjnej (pozostałego czasu pracy) elementów dokonuje się z uwzględnieniem procesu pełzania i zmęczenia małocyklicznego. Obliczenia trwałości eksploatacyjnej z uwzględnieniem procesu pełzania dokonuje się w oparciu o rzeczywiste zmierzone warunki pracy (ciśnienie, temperatura) i rzeczywistą zmierzoną grubość ścianki elementu. Do obliczeń wykorzystuje się dane odnośnie własności wytrzymałości na pełzanie dla poszczególnych gatunków stali, otrzymywane z odpowiednich norm, przyjmując minimalną czasową wytrzymałość na pełzanie Rz min = 0,8Rz śr. W obliczeniach uwzględnia się rzeczywisty czas pracy, który może oznaczać początek trzeciego okresu pełzania (lub koniec drugiego okresu), po którym należy rozpocząć specjalny nadzór. Wynosi on 60% czasu pracy elementów obliczonych dla parametrów rzeczywistych. Obliczenia z uwzględnieniem zmęczenia małocyklicznego wykonuje się w oparciu o ilości rozruchów ze stanu zimnego, ilości rozruchów ze stanu ciepłego, ilości rozruchów ze stanu gorącego, ilości rozruchów po postoju krótkim uwzględniając również zmiany temperatur. Metoda polega na zliczaniu liczby cykli przy różnych stanach uruchomień. Dla każdego cyklu określa się zakres zmian podwójnej amplitudy naprężeń oraz wyznacza się dopuszczalną liczbę obciążeń dla danego materiału i temperatury. Stosunek rzeczywistej liczby cykli do dopuszczalnej liczby cykli stanowi wartość ubytku trwałości dla danego rodzaju cyklu. Suma ubytków trwałości dla poszczególnych cykli stanowi ogólny ubytek trwałości na skutek zmęczenia. Zarówno metody obliczeniowe uwzględniające pełzanie jak również metody obliczeniowe dotyczące zmęczenia niskocyklicznego obarczone są znacznymi błędami. Błędy te wynikają między innymi: z niemożliwości określenia rzeczywistych wartości wytrzymałości na pełzanie, które są różne dla różnych wytopów, braku możliwości ścisłego określenia rzeczywistych naprężeń zredukowanych w badanym elemencie (na ogół przyjmuje się tylko wartości naprężeń wynikających z ciśnienia wewnętrznego) oraz niepełnej znajomości wszystkich nieustalonych przebiegów zmian ciśnienia i temperatury. Pomimo tych mankamentów obliczenia trwałości eksploatacyjnej materiału są ważnym elementem oceny stanu technicznego i prognozowania dalszej trwałości eksploatacyjnej. 5. Podsumowanie Kompleksowe badania diagnostyczne materiałów elementów urządzeń energetycznych prowadzone systematycznie zarówno w czasie pracy urządzeń, a przede wszystkim w czasie postojów remontowych lub modernizacyjnych są podstawą do oceny przydatności technicznej elementów, a w szczególności do: prognozowania trwałości użytkowej elementów dla celów planowania zakresów remontów lub modernizacji, wycofania z dalszej eksploatacji elementów uszkodzonych, wydłużenia czasookresu użytkowania przez maksymalne wykorzystanie własności eksploatacyjnych materiału, obserwacji rozrostu makroskopowych wad materiałowych nie stanowiących bezpośredniego zagrożenia dla ruchu urządzenia, obserwacji akumulacji uszkodzeń i rejestrowania zmian, lokalizacji i rozpoznania zasięgu uszkodzeń po zaistniałych awariach, dokonywania analiz poawaryjnych celem poznania przyczyn uszkodzeń, ustalenia sposobu ich usunięcia i stosowania środków zaradczych. PIŚMIENNICTWO [1] M. Drop, E. Włoczyk Diagnostyka rur powierzchni ogrzewalnych kotłów Energetyka nr 4, 1994 r. [2] J. Dobosiewicz Badania diagnostyczne urządzeń cieplno-mechanicznych Wyd. Biuro Gamma, Warszawa, 1999 r. [3] M. Drop, H. Kruczalak, E. Włoczyk Rodzaje uszkodzeń i badań diagnostycznych elementów ciśnieniowych kotłów i turbin, Dozór Techniczny nr 1, 1990 r. [4] L. Litwinowicz, M. Drop Diagnostyka rur skraplaczy turbinowych i wymienników regeneracji niskoprężnej bloków energetycznych, Dozór Techniczny nr 2, 1996 r. [5] A. Hernas, J. Dobrzański Trwałość i niszczenie elementów kotłów i turbin parowych Wyd. Politechnika Śląska Gliwice, 2003 r. [6] J. Trzeszczyński Przedłużanie eksploatacji i modernizacja elektrowni Energetyka nr 10, 1995 r. 56 DOZÓR TECHNICZNY 3/2006