НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И КОТЕЛЬНЫХ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ МЕТАЛЛА ЛИТЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТЕПЛОВЫХ ЭЛ ЕКТРОСТАН ЦИ Й

РД 34.17.436—92

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И КОТЕЛЬНЫХ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ИЦЦИВИДУАЛШЬЙ КОНТРОЛЬ МЕТАЛЛА ЛИТЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

РД 34.17.436-92

М НТИ 1995

Для установления причин повреждения детали модно использовать градиент мякротвердосгл у поверхности изломов. Градиент мдкротвердосхя (г) рассчитывается по формуле:

Н20 ~

где Нго* Яг значение мжротвердости на глубине 2С и 30 мкм от ьо

поверхности излома соответственно; а к - расстояние между слэямл, в .данном случае 40 мкм.

Как правило, при гермоусталостном характере трещин градиент микро-твердости по мере приближения к поверхности излома возрастает.

Если металл вблизи трещины упрочнен, это свидетельствует о повышенных рабочих напряжениях, вызванных, возможно, отклонениями в реяше эксплуатации или недостатках в работе дренажной системы.

4.4 Анализ особенностей условий эксплуатации осуществляют путем сравнения наработки, числа пусков за год, суммарного числа пусков рабочих параметров среды на входе в цилиндр я продолжительности межремонтного срока у наблюдаемой турбины и у основной массы турбин (5G-6C?) этого типа.

В таблице 2 приведены наиболее типичные данные для турбин K-200-I3G (по данным ПС ЛМЗ) и K-IGG-9G.

Обозначения зон трещин

I. 2 - у ланцев в районе сопловых коробок верха л низа ЦВД;

3 - радиусный переход перед регулирующей ступенью

Обозначение методов контроля по зонам:

А - УЗ К; Б - эндоскодированяе; В - локальный температурный контроль

Рисунок 3 - Зоны контроля корпуса ЦЭД с г сединами, не доступными .для ремонта

13

5*5 Сценку остаточного ресурса выполняют ш следующим правилам:

Определяют прирост глубины трещины в мм* Для трещины на внутренней поверхности дк_т = 0,2 а £    ,    для фланцевого разъема

прирост л1)_т =*£_т . По .данным электростанции устанавливают наработку и число циклов за межремонтную компанию л по ним среднюю скорость ( V_T) растя.

л U    -

V-" —77 ‘    *    мц/пуск    (4)    или ^VT * _АТ_М, * . ым/ч (5)

^т 4 /гм.рк *    ^Л

где    AL_Hp_Kr число пусков, продолжительность работы за меж

ремонтную компанию.

По п. 2.4 оценивают эффективную толщину стенки в месте растрескивания ( 1\Эф ). а остаточный ресурс (^>) рассчитывают по формуле

(6)

5.6 Ультразвуковой зонда* металла горизонтального разъема ЩЦ и ЦСД проводят в месте расположения соплового аппарата.

Контроль выполняют прибором ЗД2-12 или другим аналогичным прибором по ОСТ 108.961.07.

Для контроля применяют пьезопреобразователь с углом ввода 40° на 1,8 МГц и нормальный пьезопреобразователь на 2,5 МГц. Настройка дефектоскопа согласно ГОСТ 14782, чувствительность настраивается по контрольному отражателю типа "Надпил'* испытательного образца.

Контроль метахта на горизонтальном разъеме ведут на глубину до 120 мм. В случае обнаружения дефектов величину А^в (4) уменьшают на величину их протяженности в направлении толщины

14

стенки.

5*7 При величине остаточного ресурса (а. 5.5) менее 14 тье.ч с учетом результатов зондирования сплошности металла в зоне развития трещины (л. 5.6), устанавливают систему непрерывного контроля за состоянием металла в зоне критических точек я вводят меры безопасности в зоне возможных сквозных разрушений: установка ограждений, кожухов» ярецупредительных знаков.

6 НЕПРШВНЫЙ КОЙТБСШЬ ЗА. СОСТОЯНИЕМ МЕТАЛЛА КОРПУСА

в крипгавских точках

6.1    Локальный контроль за состоянием металла в критических точках осуществляют в плоскости регулирующей ступени, преимущественно з зонах фланцевого разъема и дренажного отверстия с наружной поверхности* Контролируют потерю плотности внутреннего уплотнительного пояска цилиндра из-за образования сквозной трещины. Первый параметр контроля - температура шпильки, ближайшей к трещине. Второй параметр контроля - давление пара в пространстве обнизки, повышакщееся по этой, же причине.

Схема системы локального контроля в зоне фланцевого разъема представлена на рисунке 4.

6.2    Термопары монтируют на 2-4 шпильках 1Щ, симметрично расположенных по ходу пара у сопловых коробок. Горячий спай заводях в осезое сверление шпильки и опускают до уровня фланцевого разъема. Холодный спай выводят на показыващай измерительный прибор, размещенный на площадке у турбины.

6.3    Для измерения .давления в обнизке манометрические трубки присоединяют к патрубкам подвода и отвода пара, поступающего на

15

обогрев фланцевого соединения. Диаметр трубок в-8 мм, расчетное

давление - до 5,С МПа. Каздую грубку спадхаю? вентилем и манометром, которые такте размещаю? на ребочем месте машиниста у Турбины.

о.4 Локальный контроль ведут в начале каждой смены я в конце во время стационарного режима путем записи показаний приборов по уровням температуры и давлений.

Показания приборов не должны превышать следующие нормы:

по давлению в обнизке - 0,6 МПа,

ш температуре - превышение на Ю°С по сравнению с температурой металла фланца Щ, измеряемой вблизи внутренней поверхности.

Необходимо учитывать, что признаком отказа может быть и He-о.дновременное появление этих отклонений. В случае устойчивого сохранения увеличения .давления или температуры следует доставить в известность сменного инженера и ,&лее вести запись показаний приборов чаше. При стабильном росте температуры (на 15° по отношению к штатным термопарам) и .давления (.до 0,7-0,8 МПа), решают вопрос об остадовке я вскрытии турбины.

6,5 После выходе трещины в одну из критических точек, раз-раба тыва ют меропряягяя коне г рукгивно- технологического характера, позволяющие обеспечить плотность корпуса (наплавки, заварки и т.д.). С их помощью эксплуатация корпуса продлевается ещз на 10-15 лет.

17

Приложение Б U Е Т G Д

определения критического раскрытия надреза и горячей твердости металла литых корпусных деталей турбин из сталей 2СХГШ, 2СХШГ я 15ЛМ1ФЗП отработавших расчетный срок

Б.1 Подготовка образца

Из про&1, взятой по п. 4.1, вырезают два образца размерами (IGxICx56) ш для определения критического раскрытия надреза при рабочей температуре и горячей твердости (рисунок Б.1). Качество поверхности образца я допуск на его размеры должны соответствовать требованиям к ударным образцам по TGCT 9454.

На образцы, фрезой толщиной (G,5+G,I) мм, наносят .два параллельных надреза в средней частя одной из боковых сторон образца перпендикулярно к его продольной оси. Наносят при помощи фрезы толщиной 0,5+G,I мм. Глубина надрезов 5.G+G.5 мм; расстояние медцу ними 5,0+0.1 т.

Один торец образца должен быть базовым и отработан с чистотой 1C. Расстояние до надрезов должно отсчитываться от этого торца. Сторона образца с базовым торцем должна быть отмечена керном. Профиль надрезов прямоугольный, при этом радиусы закругления в месте сопряжения .дна надреза и его стенок не должны превышать G.G25 мм.

Б.2 Определение величины критического раскрытия надреза

Испытания при рабочей температуре выполняются по ГОСТ $456. Температура испытания должна быть равна температуре па^а на

19

РАЗРАБОТАН Всероссийским теплотехническим научно-исследователь-ским институтом (АООТ "ВТИ")

РАЗРАБОТЧИК В.И.Гладштейя

СОГЛАСОВАН IE "Ленинградский металлический завод"

Главный конструктор паровых турбин    И.И.Пичугин

УТВЕРЖДЕН Коршрацией "Росэнерго"

Вице-през вдент    А.3.Кудрявый

24 января 1992 г.

КЛКЯЕВЫЕ СЛОВА: энергетика, тепловые электростанция. паровые турбины, металл, литые корпусные детали, недоступные трещины, эксплуатация, индивидуальный контроль

Рисунок Б.1 — Образец с двумя надрезами для определения крагячеошго раскрытия надреза и горячей твердое!а

ГЛЕТ С ДИЧЕС КИЕ УКАЗАНИЯ    РД 34.17.    436-92

ШДШВДУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ

ЛЕТАЛИ ЛИТЫХ КСН1УСНЫХ

ДЕТАЛЕЙ ПАРОШХ ТУРШН

ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Дата введения 1995.01.01

Настоящий отраслевой руководящей документ распространяется на литые корпуса цилиндров паровых турбин ЛЮ мощностью IC0-3C0 МВт и устанавливает методы, объемы и сроки проведения индивидуального контроля за состоянием металла литых корпусных деталей, цилиндров турбин при вынужденной эксплуатации с трещинами, не доступными для ремонта, полное удаление которых невозможно из-за конструктивных особенностей литого корпуса.

Положения настоящего нормативного до^гмента подлежат применению расположенными на территория Российской Федерации предприятиями и объединениями предприятий, в том- числе союзами, ассоциациями, концернами, акционерными обществами, межотраслевыми, региональными и другими объединениями, имеющими в своем составе (структуре) тепловые электростанции, независимо от форы собственности и подчинения.

Издание официальное    (6)    АССТ    ВГИ. 1992 г.

Настоящий нормативной документ не мажет быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения вга

I CHIME ГОЛШНИЯ

1.1    Появление трещин на литых корпусах цилиндров паровых турбин не исключает возможность дальнейшей эксплуатации турбины, но требует установления периодического контроля за развитием трещал и состоянием шталла цилиндра.

1.2    Эксплуатация турбин с неустраненными трещинами литых корпусов цилиндров допускается до выхода трещин в критические точки, приводящие к нарушению плотности корпуса.

1.3    Критическими точками для корпусов цилиндров являются зоны шпилечных отверстий, контуры обнизки разъема фланцевого соединения и наружной поверхности корпуса.

В качестве примера критические точки 1Щ и ЦСД турбины K-20G-I3G указаны на рисунке I.

1.4    Организация и проведение индивидуального контроля развития трещин литых корпуоов цилиндров допускается только после заключения, выданного АООТ ЗГИ или заводом-изготовигелвм.

2 ФИКСАЦИЯ РАЗМЕРОВ ТРЕНИН

2.1    Поверхность зоны растрескивания зачищают от рыхлых отложений. Протяженность дефектов устанавливают визуальным контролем при увеличении в 5-7 раз и уточняют с помощью не разрушающих методов (МПД, УЗК, цзетная дефектоскопия, токовихревой метод и т.д.).

2.2    Фиксирование поверхностных размеров трещины проводят кернением или засверловкой доступного конца трещины сверлом

i 5 мм на глубину 10 мм. В случае поверхностного растрескивания

4

Обозначения цилиндров: а - ЦВД; б - ЦСД.

Обозначения ючек: I - контур полости обнизки для прогрева фланцев; 2 - кромка шпилечных отверстий; 3 - донная часть шпилечных отверстий; 4 - наружная поверхность

Рисунок I - Критические точки для корпусов цилиндров

5

снимает отпечаток с помощью карандаша я бумаги. Максимальное раскрытие трещины определяю! в ее центральной части с помощью оттиска по технологии, аналогичной для исследования микроструктуры (см. Рекомендация по контролю микроструктуры металла методом оттисков).

2.3    Глубину трещины () оценивают путем 3-5 сверлений диаметром 12-15 мм в средней части зоны растрескивания. Допускается, при ориентировочном определении глубины дефектной зоны по ее протяженности ( ^т). использовать консервативное значение экспериментально найденного соотношения Чг_т - о.2. Глубину трещины уточняют с помощью неразрушаших физических методов.

2.4    Повреаденяость стенки детали (и;) я эффективная толщина стенки    в    миллиметрах,    оставшаяся    неповрежденной    часть

сечения, определяются по формулам

ц) х ^^т/1с.т    (I)

(2)

где !i<__r- толщина стенки детали в направления хода трещины от

внутренней поверхности до блдаайивй критической точки, мм;

h _г - глубина трещины в этом направлении, мм.

2.5 Размеры трещин заносят в протокол визуального обследования, форма и содержание которого приведены в приложения А.

В протоколе также указывают срок проведения следующего контроля.

Протокол должен быть подписан начальником подразделения, осуществляющим наблжщение за состоянием металла энергооборудования ТЭС, и утвержден главным инженером ТЭС.

6

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ КОНТРОЛЯ

3.1 Допустимая наработка до следуйте го контроля зоны распространения трещины определяете я го таблице I в зависимости от степени поврежденное! и и> стенки детали.

Таблица I

Степень    поврежден-    Максимальная    Дополнительные мероприя-

ности стенки    дета-    допустимая    гия

ля, и?    наработка,

_гыс.ч_

I до 0,4    50    (до    7    лет)    кернеяие    ила    засверловка

концов после выборся на глубину 10 мм в доступных местах

2    от С,4 до 0,5    35    (до    5    лет)    то же, отбор сколов я вы

резок

3    от 0,5 до 0,7    30    (до    4    лет)    выборка трещины в доступ-

них местах и заварка по рекомендуемой технологии, отбор сколов и вырезок

4    0,7 я более    14    (до    2    лет)    то же

3.2 i) случае, ес’тя свойства металла не удовлетворяют требованиям п. 4,2, периодичность контроля металла с повреащеняостью до 0,5 не должна превышать 25 тыс.ч, а режим работы должен быть базовым.

7

4 СПРЕЦЖЕНИЕ ПРИЧИНЫ ПСВРЕДЦЕШ КСШУСА ПС КАЧЕСГНУ МЕТАЛЛА И ХАРАМЗйРГ ТИШИ

4.1    Зырезку проб и сколов для определения качества металла я характера трещин проводят как можно блике к зоне трещины по эскизам ВГИ или за вода-изготовителя.

Способ отбора проб - механический* электроэрозионный ила другой, при котором разогрев металла не превышает 25С°С, а глубина наклепанного слоя-С,2 мм. Минимальный размер npofo (25x27x58) мм.

Из пробы изготавливайся минимум 4 образца - 2 на разрыв я 2 - на удар (в т.ч. один образец типа (Шардя) по ГОСТ 9454), а также мякрошлиф. При изготовлении желательно, чтобы продольная ось образцов была ориентирована перпендикулярно плоскости трещины.

4.2    Критериями оценки качества металла литого корпуса являются

4.2.1    Условный предел текучести при комнатной температуре:

для стали 15Х1М1ФЛ не менее 260 МПа;

для стали 20ХМФЛ - 245 МПа;

.для стали 2СХМЛ - 235 Шз.

4.2.2    Присутствие хрупкой сосгавляхщей в изломе образца типа (Шарпя) по ГОСТ 9454, испытанного при 15С°С, в количестве не более 3-555.

4.2.3    Критическое раскрытие надреза при рабочей температуре л угоном нагружении (приложение Б).

•1.2.4 Горячая твердость (приложение 2) не менее: для стали 15ХШХФЛ - 35 НВ, стали 2СХШЛ - S5 НВ, стали 2СХШГ - 90 ЕВ.

8

Ери измерении горячей твердости применяют выдержку под нагрузкой - 750 кг в течение 30 с* парик gf 5 мм. Чертеж образца и метод проведения испытаний согласно РД 34.17.421 даны в приложении 2.

4.3 Причину появления трещин устанавливая® по их характеру, исследуемому на поперечных шлифах, язгогошенньк из сколоз-лодочек треугольного сечения, продольная ось которых ориентирована вдоль трещины. При исследования характера трещин следует обращать внимание на различие дефектов литейного и эксплуатационного дроясходцелия. Лигейше дефекты, как правило, имеют округлые края, заполненные окислами (рисунок 2а). Эксплуатационные дефекты могут возникать по следующим причинам: термоусгалости (рисунок 26), ползучести (рисунок 2,в), хрупкому сколу (рисунок 2,г).

Для деталей, работающих в условиях ползучести, гермоус талое гное разрушение всегда сочетает в себе механизмы ползучести и усталости. Преобладающий механизм зависят от температуры эксплуатации, числа циклов и амплитуды термоцикличэского деформирования. При преобладания усталости трещины имеют преимущественно внутрязеренный характер с переменным раскрытием, конец трещины заострен. При термическом ударе трещины приобретают вид окольных (при малопластичном металле). Если же металл достаточно пластичный, то в зоне распространения трещины набладаюгея участки сильно деформированной структуры.

После ICC тыс.ч эксплуатации характер развития трещин из-за разупрочнения и охрупчивания металла становится, как правило, межзереяным. Вдоль магистральной трещины з большом количестве наблюдаются межзеречнне надрывы, что свидетельствует о большом влиянии процессов ползучести.