РД 153-34.1-39.603-99 стр.1 Вводится в действие с 01.11.2000

 

РД 153-34.1-39.603-99

 

РУКОВОДСТВО ПО РЕМОНТУ АРМАТУРЫ

ВЫСОКИХ ПАРАМЕТРОВ

 

 

 

Вводится в действие с 01.11.2000

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение

1. Материалы деталей арматуры

1.1. Корпусные детали (корпус, крышка)

1.2. Штоки (шпиндели)

1.3. Детали затвора (тарелки, седла) и регулирующего органа

1.4. Крепежные изделия

1.5. Резьбовые пары

1.6. Сальниковые уплотнения

2. Организация ремонта и технического обслуживания арматуры на ТЭС

3. Технические требования к специализированной мастерской для ремонта арматуры

4. Разборка и дефектация деталей и узлов арматуры

4.1. Мероприятия по охране труда при работах по разборке арматуры

4.2. Демонтаж и разборка арматуры

4.3. Очистка и промывка деталей перед дефектацией

4.4. Методы выявления дефектов

4.5. Составление ведомости дефектов

5. Общие технические требования к капитальному ремонту арматуры

5.1. Организация капитального ремонта

5.2. Способы устранения дефектов отдельных деталей

5.3. Требования к деталям, поступающим на сборку

6. Технологические операции ремонта арматуры

6.1. Притирка

6.2. Повышение качества уплотнительных поверхностей методом пластической деформации

6.3. Упрочнение химическим никелированием

6.4. Упрочнение азотированием

6.5. Применение электроэрозионного синтеза для упрочнения деталей

7. Гидравлические испытания арматуры

8. Правила установки арматуры на трубопроводах

Приложение. Станки, приспособления и механизмы для ремонта арматуры, рекомендуемые к внедрению на ТЭС

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 


ВВЕДЕНИЕ

 

Одним из важнейших элементов, определяющих эксплуатационную надежность и экономичность работы энергетического оборудования, является трубопроводная арматура. Особенно высокие требования предъявляются к арматуре, работающей на энергетических установках высокого давления (рр ³ 9,8 МПа, t ³ 540°С). Опыт эксплуатации энергооборудования показывает, что большое количество отказов арматуры вызывается низким качеством ее эксплуатации и ремонта. На многих ТЭС отсутствуют не только технологические карты ремонта арматуры, но и чертежи общих видов. Ремонтный персонал ТЭС не имеет данных о материалах, из которых изготовлены подлежащие ремонту детали.

В настоящем Руководстве рассматриваются вопросы ремонта арматуры на параметры:

  

ПАР

ВОДА

Давление рр, МПа (кгс/см2)

Температура t, °С

Давление рр, МПа (кгс/см2)

Температура t, °С

9,8 (100)

540 (510)

18,1 (185)

215

13,7 (140)

560

23,5 (240)

250

25,0 (255)

545

37,3 (380)

280

 

В Руководстве приведены рекомендации по организации ремонта арматуры, технологические указания по восстановлению деталей, материалы, из которых должны изготавливаться детали арматуры, их прочностные характеристики и режимы механического, термического и химико-термического упрочнения.

С выходом настоящего Руководства утрачивает силу "Руководство по ремонту пароводяной арматуры (фланцевой) на параметры пара: рр = 140 кгс/см2, Тр = 570°С; рр = 100 кгс/см2, Тр = 540°С; рр = 100 кгс/см2, Тр = 510°С" (М.: СПО ОРГРЭС, 1976).

 

 

1. МАТЕРИАЛЫ ДЕТАЛЕЙ АРМАТУРЫ

 

Детали арматуры по условиям работы можно объединить в следующие основные группы:

– корпусные: корпус и крышка;

– шток (шпиндель);

– детали затвора и регулирующего органа: тарелка, золотник (плунжер, шибер) и седло;

– крепежные изделия: шпильки, гайки;

– резьбовые пары;

– сальниковые уплотнения.

Различные условия работы обуславливают предъявление различных требований к различным группам деталей. Наиболее высоки требования к деталям затворов и регулирующих органов, эксплуатационная надежность которых решающим образом определяет качество регулирования.

Условия работы деталей затворов зависят главным образом от температуры, давления, скорости потока и состава регулируемой среды, конструктивного исполнения и места установки арматуры в схеме энергоблока.

В пусковой период работы энергоустановок уплотнительные поверхности деталей затворов подвергаются воздействию грата, шлака, окалины и других твердых частиц, несущихся вместе с потоком среды. При нестационарных режимах работы во время пусков и остановов теплосилового оборудования элементы затворов испытывают отрицательно действующие периодические перепады температуры (теплосмены), достигающие 250—350°С. Одной из причин преждевременного выхода из строя регулирующих или запорно-регулирующих органов является эрозионное повреждение элементов проточной части. Характер и интенсивность износа зависят от перепада давлений на регулирующих органах, геометрии проточной части и эрозионной стойкости материала деталей, испытывающих кавитационное воздействие потока среды.

Для регулирующей арматуры игольчатого типа характерен износ в виде щелевой эрозии плунжера и седла, для шиберной — в виде эрозии и задирания поверхности шибера и седла, для поворотной — в виде щелевой и ударной эрозии золотников. Опыт эксплуатации показал, что арматура, работающая на перегретом паре, меньше подвергается эрозии, чем арматура, работающая на воде или влажном паре. Степень эрозионного износа деталей проточной части тем больше, чем выше перепады давлений.

 

1.1. Корпусные детали (корпус, крышка)

 

Наиболее нагруженные и ответственные детали арматуры, образующие полость, внутри которой протекает транспортируемая среда, воспринимают значительные напряжения от внутреннего давления среды, теплосмен, компенсационных усилий со стороны трубопроводов (растяжения, сжатия, кручения), т.е. работают в условиях сложного напряженного состояния. Поэтому материал корпуса и крышки должен обладать достаточной жаропрочностью, высоким сопротивлением теплосменам, однородностью структуры по всему объему и ее устойчивостью в заданном диапазоне рабочих температур, требуемым уровнем механических и технологических характеристик. Материал корпусных деталей, которые подлежат соединению с трубопроводом, должен обладать хорошей свариваемостью. Его состав и свойства должны соответствовать стали сопряженных трубопроводов. Материал не должен быть склонен к межкристаллитной коррозии (МКК) при длительном воздействии транспортируемой среды.

Исходными данными при выборе материалов для корпусов являются параметры среды. По соответствующим стандартам в зависимости от температуры определяется тип стали и границы ее использования. Область применения сталей отечественных марок регламентируется ГОСТ 356-80 [1].

Выбор материалов для изготовления корпусных деталей производится заводами-изготовителями исходя из параметров среды, при которых они будут эксплуатироваться. При этом учитываются не только прочностные характеристики материалов в исходном состоянии, но и их изменение в процессе длительной эксплуатации при рабочих температурах.

Для ремонтного персонала информация о свойствах материалов, из которых изготовлены корпусные детали, определяет выбор марок электродов, применяемых для приварки арматуры к трубопроводу или устранения возможных дефектов.

Длительное время для изготовления корпусов арматуры с условным проходом до 100 мм заводы-изготовители применяли стальные поковки, а начиная со 100 мм — стальное литье. В последние годы использование стального литья для изготовления корпусов арматуры сократилось. Чеховский завод "Энергомаш" (ЧЗЭМ) для изготовления водяной арматуры с условным проходом до 225 и паровой до 200 мм применяет штампосварные и кованые корпуса.

Прочностные характеристики материалов, применяемых ЧЗЭМ для изготовления корпусных деталей, приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Прочностные характеристики материалов, применяемых

для изготовления корпусов арматуры

 

Марка стали

Предельная температура, °С

Предел текучести, s0.2, кгс/мм2 (МПа)

Временное сопротивление разрыву, sв, кгс/мм2 (МПа)

Ударная вязкость, aк, (KCU), кгс×м/см2 (Дж/см2)

Твердость, НВ

25Л

£ 425

³ 24 (235)

³ 45 (441)

³ 4 (39,2)

124-151

20ГСЛ

£ 450

³ 30 (294)

³ 55 (539)

³ 3 (29,4)

20ХМФЛ

£ 540

³ 32 (314)

³ 50 (490)

³ 3 (29,4)

159-223

15Х1М1ФЛ

£ 570

³ 32 (314)

³ 50 (490)

³ 3 (29,4)

159-223

20

£ 425

³ 25 (245)

³ 42 (412)

15ГС

£ 450

³ 30 (294)

³ 50 (490)

³ 6 (58,8)

15Х1М1Ф

£ 570

³ 32 (314)

³ 50 (490)

³ 5 (49)

 

1.2. Штоки (шпиндели)

 

Шток (шпиндель) работает в условиях постоянного или периодического трения при высоких тепломеханических нагрузках, подвергается различного рода напряжениям сжатия, изгиба, кручения, находится в контакте с сальниковой набивкой и резьбовой втулкой ходового узла. Для штоков должна выбираться сталь, имеющая высокое сопротивление релаксации, стабильные механические свойства, достаточную жаростойкость, высокую коррозионно-эрозионную стойкость. Кроме того, во время перемещения штока его цилиндрическая поверхность не должна задираться при удельной нагрузке до 4 кгс/мм2. Для исключения электролитической коррозии штока (шпинделя) в зоне сальниковой камеры необходимо выбирать такое сочетание материалов штока и крышки (в которой находится сальник), которое обеспечивало бы минимальную разность потенциалов. Экспериментально установлено, что при разности их потенциалов от 30 до 40 мВ и сопротивлении набивки от 200 до 400 Ом электролитическая коррозия не возникает.

Материалы, применяемые для изготовления штоков (шпинделей) арматуры различного функционального назначения, приведены в табл. 2.

 

Таблица 2. Прочностные характеристики материалов, применяемых

для изготовления штоков (шпинделей)

 

Арматура

Рабочая

среда

Материал (сталь), ГОСТ, защитное покрытие

Прочностные характеристики

Предел текучести, s0.2, кгс/мм2 (МПа)

Временное сопротивление на разрыв sв, кгс/мм2 (МПа)

Ударная вязкость aк (KCU), кгс×м/см2 (Дж/см2)

Вентили

Вода

30Х13,

ГОСТ 5632-72 [12]

³ 70 (686)

³ 90 (882)

³ 5 (49,0)

Пар

25Х1МФА,

ГОСТ 20074-83 [22], химическое никелирование

³ 68 (667)

³ 83 (814)

³ 6 (58,8)

Задвижки

Вода

38Х2МЮА,

ГОСТ 4543-71 [10], антикоррозионное азотирование

³ 85 (883)

³ 100 (980)

³ 29 (88,2)

Пар

25Х2М1ФА,

ГОСТ 20072-74 [21]

³ 68 (667)

³ 83 (814)

³ 6 (58,8)

Регулирующие клапаны

Вода, пар

38Х2МЮА,

ГОСТ 4543-71 [10], антикоррозионное азотирование

³ 85 (883)

³ 100 (728)

³ 9 (88,2)

14Х17Н2,

ГОСТ 5632-72 [12]

³ 85 (883)

³ 110 (1078)

³ 5 (49,0)

Х35БТ,

ТУ 14.1.1.272-72

³ 50 (490)

³ 75 (728)

³ 6 (58,8)

21Х14М2БФ,

ТУ 14.1.4621-88

³ 87,5 (858)

³ 105 (1029)

25Х2М1Ф,

ГОСТ 20072-74 [21]

³ 68 (667)

³ 83

³ 6 (58,8)

 

Опыт эксплуатации показал, что получившие наибольшее распространение для изготовления штоков (шпинделей) стали 25Х2М1Ф и 38Х2МЮА имеют низкую коррозионную стойкость. Сталь 38Х2МЮА характеризуется коррозионной стойкостью 4-5 баллов по десятибалльной шкале, что соответствует уносу материала 0,06 мм/год на рабочих режимах, сталь 25Х2М1Ф характеризуется коррозионной стойкостью 6—7 баллов, что соответствует уносу материала 0,42 мм/год. В связи с этим на многих ТЭС при ремонтах арматуры штоки (шпиндели) из указанных выше марок стали заменяются штоками, изготовленными из жаропрочных титановых сплавов, характеризующихся коррозионной стойкостью 1 балл, что соответствует уносу материала менее 0,01 мм/год. Титановые сплавы имеют высокие прочностные характеристики. Так, сплав ВТ9 имеет временное сопротивление разрыву sв, равное 110 кгс/мм2, предел текучести s0.2 равен 98 кгс/мм2. Опыт эксплуатации штоков из титановых сплавов показывает, что они практически не подвергаются коррозии в зоне контакта с сальниковой набивкой.

 

1.3. Детали затвора (тарелки, седла) и регулирующего органа

 

Детали затвора и регулирующего органа — наиболее ответственные узлы арматуры, определяющие ее эксплуатационную надежность. Исходя из условий работы арматуры ТЭС материалы уплотнительных поверхностей деталей затворов должны удовлетворять следующим основным требованиям:

– быть стойкими против эрозионного разрушения в условиях щелевого и ударного воздействия потока среды и иметь эрозионную стойкость не ниже аустенитной стали 12Х18Н10Т;

– обладать высокой стойкостью против задирания поверхности контакта при возникновении в рабочих условиях удельных нагрузок в пределах 60—150 МПа, определяемых выбранными материалами, типоразмерами и конструктивными особенностями арматуры;

– иметь твердость уплотнительной поверхности 38-48 HRC при температуре 20°С и 35-45 HRC при рабочих температурах;

– обладать минимальным коэффициентом трения между уплотнительными элементами;

– быть стойкими против общей коррозии в рабочих условиях на уровне стали 12Х18Н10Т;

– обладать стойкостью против межкристаллитной коррозии;

– иметь высокую стойкость против "схватывания" при закрытом положении затвора в рабочих условиях;

– сохранять структурную стабильность в процессе длительной выдержки (не менее 10000 ч) при рабочих температурах;

– иметь хорошие технологические свойства при механической обработке и шероховатость уплотнительной поверхности не ниже Rа = 0,16 мкм.

В основе выбора должны лежать возможности максимального использования тех свойств материалов, которые для затворов данной конструкции арматуры и конкретных условий их работы являются наиболее важными. Одновременно необходимо учитывать экономические и технологические показатели применяемых материалов и способы изготовления уплотнительных элементов.

В настоящее время основной способ изготовления уплотнительных поверхностей деталей затвора — наплавка твердыми сплавами.

В зависимости от условий работы арматуры (в запорной — стойкость против образования задиров и схватывания между уплотнительными парами; в регулирующей — стойкость против ударной и щелевой эрозии, в предохранительной — теплосмены и т.п.) применяются следующие марки электродов: ЦН-6 (в модификациях ЦН-6М и ЦН-6Л) типа ЭН-0Х17Н7С5Г2-30, ЦН-12 (в модификации ЦН-12М) типа ЭН-1Х16Н8М6С5Г4 и ЦН-2 типа ЭН-У18К62Х30В5С2-40 по ГОСТ 10051-75 [17].

За рубежом для наплавки уплотнительных поверхностей применяются в основном стеллиты, содержащие до 60% кобальта. Отечественными аналогами кобальтовых стеллитов являются электроды ЦН-2 (ГОСТ 10051-75 [17]) — при наплавке с помощью электросварки и сплав ПР-ВЗК (ГОСТ 21449-75 [25]) — при газовой наплавке.

С развитием способа плазменно-дуговой наплавки ЧЗЭМ для наплавки уплотнительных поверхностей седел и тарелок запорных задвижек начал применять в виде гранулированных порошков сплавы на основе никеля, легированные кремнием и бором, ПГ-ХН80СР2 и ХН80СР3 (ГОСТ-21448-75 [24]). Химический состав и твердость уплотнительных поверхностей деталей затвора, наплавленных указанными выше материалами, приведены в табл. 3.

Из наплавочных износостойких материалов наибольшее распространение при производстве и ремонте арматуры получили электроды ЦН-6Л. Получаемый при наплавке этими электродами сплав 0Х17Н8С6Г технологичен, имеет малую склонность к растрескиванию в процессе наплавки и при резких изменениях температуры в процессе эксплуатации, при температуре около 500 и выше 600°С термически упрочняется с повышением твердости выше нормируемого предела. Это свойство наплавленного металла положительно влияет на его противозадирную стойкость при сухом трении.

При наплавке уплотнительных поверхностей электродами ЦН-12М получается сплав 13Х16Н8М6С5Г4Б. Наплавка этими электродами производится с предварительным и сопутствующим подогревом до 500°С. Сразу после наплавки производится отпуск в течение 1 ч (при температуре 700-900°С — для перлитных сталей и 800-900°С — для аустенитных) с последующим замедленным охлаждением. Наплавленный металл обладает высокой твердостью при рабочих температурах, устойчив против общей и межкристаллитной коррозии применительно к условиям работы пароводяной арматуры. Однако электроды ЦН-12М менее технологичны, чем ЦН-6Л, наплавленный ими сплав имеет склонность к растрескиванию и пониженную термостойкость.

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *