Повреждения стенок трубных отверстий и лючковых затворов

У барабанов котлов, проработавших много лет и претерпевших неоднократные вальцевания и подвальцевания концов труб, стенки трубных отверстий всегда имеют остаточную деформацию на определенной глубине. Нередко также встречаются трубные отверстия, диаметр которых больше номинального на 8—10%.

Холодная деформация стенок трубных отверстий создает в металле наклеп. В наклепанном слое возникают внутренние напряжения из-за неодинакового объемного изменения соседних слоев металла. По мере увеличения степени холодной деформации твердость и прочность металла возрастают, а пластические свойства снижаются. При некоторой степени деформации стенки трубного отверстия получают криволинейную форму (рис. 22). Металл стенок отверстий становится хрупким и у их кромок образуются трещины. Получить плотное и прочное вальцовочное соединение в таких трубных отверстиях невозможно.

деформированные стенки трубного отверстия
Рис. 22. Деформированные стенки трубного отверстия:
1 —трубная решетка, 2 — первоначальная форма отверстия, 3 — буртик по кромке отверстия, 4 — трещины, 5 — криволинейные стенки отверстия

Внутренние напряжения в металле от наклепа частично снижаются при отпуске, происходящем при температуре котловой воды. Однако напряжения в стенках рядом расположенных отверстий могут накладываться друг на друга и суммироваться с другими внутренними напряжениями, а также с внешними напряжениями от рабочего давления и приводить к образованию проходящих через несколько отверстий трещин в трубных решетках.

Мерой борьбы с последствиями деформации и наклепа стенок трубных отверстий, называемыми развальцовочной усталостью металла, является надежное выполнение вальцовочных соединений, исключающее необходимость частой подвальцовки труб, и устранение причин, нарушающих плотность соединений.

Наиболее часто развальцовочная усталость обнаруживается в трубных отверстиях выходных камер пароперегревателей, где обычно трубы подвальцовывают после каждого гидравлического испытания из-за выявленного отпотевания. Отпотевания объясняются неравномерностью нагрева камер и труб змеевиков при работе котла и некоторым ослаблением вальцовочных соединений при его расхолаживании. Отпотевания обычно обнаруживают только при гидравлическом испытании котла холодной водой. При решении вопроса о целесообразности подвальцовывания отпотевших концов змеевиков учитывают, что после прогрева котла отпотевания обычно прекращаются и при его работе пропуск пара отсутствует. Во избежание ослабления вальцовочных соединений выходные камеры пароперегревателя тщательно изолируют.

Стенки трубных отверстий барабанов могут иметь и другие дефекты. Так, в результате коррозии и эрозии при пропуске пара (воды) на стенках образуются продольные свищи, «язвины» и «оспины». При удалении ранее завальцованных концов труб газовым резаком в результате небрежного обращения с ним на стенках отверстий могут появиться глубокие спиральные и продольные риски, задиры, забоины и надрезы.

Неоднократное вальцевание, а также применение дефектного вальцовочного инструмента приводят к образованию эллипсности и конусности трубных отверстий. При неумелом сверлении новых трубных отверстий на стенках барабанов может появиться ступенчатость, глубокие следы резца, задиры и конусность по глубине отверстий. Достигнутая при вальцевании таких отверстий плотность соединения уменьшается в первые же дни эксплуатации котла и при последующем ремонте опять приходится подвальцовывать или менять концы труб. Частая замена концов труб и повторная подвальцовка, а также непрерывная течь в вальцовочном соединении приводят к прогрессивному износу трубных отверстий и постоянному нарушению плотности вальцовочных соединений.

С течением времени дефекты появляются и на стенках лючковых затворов. Обработанная поверхность под прокладку (зеркало отверстия) теряет свою плоскостность, появляются завалы, раковины, глубокие риски. Такие же дефекты образуются и на лючковых затворах. Увеличивается зазор между направляющим выступом лючкового затвора и кромками лючкового отверстия. В результате этого смещение уплотнительной поверхности затвора относительно уплотнительной поверхности отверстия может стать таким большим, что прокладка перестанет зажиматься.