Характеристика повреждений

Первые трещины в металле барабанов котлов с давлением пара 140 кг/см², изготовленных из стали 16ГНМ, обнаружены в 1964 году. В дальнейшем случаи обнаружения трещин в таких барабанах участились, поэтому в настоящее время при каждом капитальном ремонте котла тщательно проверяют все барабаны из стали 16ГНМ и 22К. В настоящее время разработана инструкция по обследованию состояния металла и условий эксплуатации барабанов котлов высокого давления и составлены основные положения по технологии ремонта барабанов, изготовленных из стали 16ГНМ и 22К.

Основной причиной появления трещин в металле барабанов из стали 16ГНМ и 22К является перенапряжение металла, вызванное совместным действием напряжений от внутреннего рабочего давления, изгиба барабана и неравномерного нагрева. Появлению и развитию трещин способствуют неудовлетворительное состояние поверхностного слоя металла (наклеп, ржавчина, окалина, забоины), коррозионное воздействие котловой воды, дефекты, допущенные при изготовлении стали и элементов барабана и нарушение нормальной эксплуатации котла (заполнение горячих барабанов водой со сравнительно низкой температурой при подпитках и гидравлических испытаниях, ускоренные растопки, неравномерные расхолаживания).

Трещины на стенках цилиндрической части барабана, возле трубных отверстий и штуцеров (рис. 49) располагаются преимущественно в радиальном по отношению к отверстиям направлении и выходят на внутреннюю поверхность как обечайки, так и стенок трубного отверстия. При сильном развитии трещины могут повреждаться мостики между трубными отверстиями. В нижней части барабана трещины встречаются как возле трубных отверстий, так и в неослабленных местах. Преимущественно они располагаются вдоль продольной оси барабана. На рис. 49 видны также трещины на внутренней поверхности штуцера, которые обычно являются продолжением трещин на поверхности трубных отверстий.

Рис. 49. Трещины на стенках цилиндрической части барабана, возле трубных отверстий и штуцеров

В основных сварных швах барабана появляются трещины, которые чаще всего являются следствием допущенных при сварке дефектов — шлаковых включений, зашлаковки флюсом, несплавления кромок, непроваров (рис. 50). Трещины из сварного шва могут выходить в околошовную зону.

Рис. 50. Дефекты в основных сварных швах барабана:
1 — шлаковые включения, 2 — зашлаковка флюсом, 3 — несплавление кромки, 4 — трещина, 5 — непровар

В швах приварки к стенкам барабана штуцеров, рубашек и элементов внутрибарабанных устройств и околошовной зоне трещины (рис. 51) могут появиться не только вследствие допущенных дефектов, но и в результате нарушения режимов сварки, концентрации напряжений и других причин. Нередко такие трещины появляются в швах приварки труб, которые раньше закреплялись на вальцовке.

Рис. 51. Трещины в швах приварных деталей:
а — штуцера, б — рубашки, в — элементов внутрибарабанных устройств

В днищах барабана трещины появляются обычно у швов приварных деталей (кольца укрепления кромки лаза, лапы лазового затвора, заводские монтажные детали), а также в местах отбортовки штампованных днищ.

Характер расслоений в металле цилиндрической части барабана показан на рис. 52. Расслоения чаще обнаруживаются на стенках трубных отверстий, но при косом расположении они выходят на внутреннюю и наружную поверхность барабана.

Рис. 52. Расслоения в металле барабана:
1 — в толще металла, 2 — в трубном отверстии, 3 — на поверхности металла