РД 34.17.310-96 стр.1 РД 34.17.310-96

 

РД 34.17.310-96

 

 

СВАРКА, ТЕРМООБРАБОТКА И КОНТРОЛЬ

ПРИ РЕМОНТЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ТРУБНЫХ СИСТЕМ КОТЛОВ И ПАРОПРОВОДОВ

В ПЕРИОД ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

 

Настоящий отраслевой руководящий документ устанавливает требования к технологическим процессам ремонта с применением ручной дуговой сварки и термообработки стыковых, штуцерных и тройниковых сварных соединений паропроводов и коллекторов котлов тепловых электростанций и котельных, повреждающихся в ходе эксплуатации, а также требования к качеству сварных соединений после ремонта, к оборудованию и материалам, применяемым при сварке.

РД предназначен для организаций, связанных с эксплуатацией, ремонтом и монтажом оборудования тепловых электростанций.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Предисловие

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДСТВЕННОМУ ПЕРСОНАЛУ

3. СВАРОЧНО-ТЕРМИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

4. СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

5. ТИПИЧНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

6. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА СТЫКОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПАРОПРОВОДНЫХ ТРУБ

7. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ТРОЙНИКОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПАРОПРОВОДОВ

8. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА СТЫКОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ, ПРИМЫКАЮЩИХ К ФАСОННЫМ ДЕТАЛЯМ ПАРОПРОВОДОВ

9. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА СТЫКОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПАРОПРОВОДНЫХ ФАСОННЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕЖДУ СОБОЙ

10. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ПОВРЕЖДЕННЫХ УЧАСТКОВ ПАРОПРОВОДНЫХ ТРУБ

11. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА КОЛЬЦЕВЫХ ШВОВ И ПЕРЕВАРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДОНЫШЕК С КОЛЛЕКТОРАМИ КОТЛОВ

12. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА КОЛЛЕКТОРОВ В РАЙОНЕ ОТВЕРСТИЙ ПОД ШТУЦЕРА ТРУБ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛОВ

13. ТЕХНОЛОГИЯ ПРИВАРКИ ШТУЦЕРОВ D(y)-100 К КОЛЛЕКТОРАМ КОТЛОВ БЕЗ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

14. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Приложение 1 (справочное) Характер и причины повреждений стыковых сварных соединений паропроводов из хромомолибденованадиевых сталей в процессе эксплуатации

Приложение 2 (справочное) Типичные повреждения отремонтированных стыковых сварных соединений паропроводов из хромомолибденованадиевых сталей (негативное влияние сварочно-ремонтной технологии)

Приложение 3 (справочное) Характер и причины повреждений тройниковых сварных соединений паропроводов из хромомолибденованадиевых сталей, эксплуатирующихся в условиях ползучести

Приложение 4 (справочное) Эксплуатационные повреждения отремонтированных сварных тройников паропроводов из хромомолибденованадиевых сталей (негативное влияние сварочно-ремонтной технологии)

Приложение 5 Типичные повреждения стыковых сварных соединений разнотолщинных трубных элементов длительно эксплуатирующихся паропроводов из хромомолибденованадиевых сталей при температуре 510-560°С

Приложение 6 Типичные повреждения стыковых сварных соединений фасонных деталей между собой

Приложение 7 Типичные повреждения трубных элементов паропроводов

Приложение 8 Поврежденные сварные стыковые соединения коллектора котла

Приложение 9 Типичные повреждения коллекторов (камер)

Библиографический указатель нормативных документов

 

 

 

 

 

 

  

Предисловие

 

Настоящий отраслевой руководящий документ распространяется на:

– трубопроводы пара I категории 1-, 2- и 3-й групп;

– трубопроводы пара в пределах котла и турбины с температурой эксплуатации свыше 450°С независимо от давления;

– коллекторы (камеры) и приваренные к ним трубы (штуцера) с температурой пара свыше 450°С независимо от давления, изготовленные из теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ.

Настоящий руководящий документ не распространяется на элементы центробежнолитых труб из стали 15Х1М1Ф-ЦЛ.

С момента введения в действие настоящего отраслевого руководящего документа утрачивает юридическую силу РД 34 17.205-90 «Инструкция по приварке штуцеров к коллекторам из стали 12Х1МФ аустенитными электродами без термической обработки».

Требования настоящего отраслевого нормативного документа обязательны для применения всеми расположенными на территории Российской Федерации предприятиями и объединениями предприятий, имеющими в своем составе (структуре) тепловые электростанции и котельные, независимо от форм собственности и подчинения.

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

1.1. Технологические процессы сварки, термообработки и контроля сварных соединений (далее — ремонтная технология), установленные настоящим руководящим документом, применяют в условиях действующих электростанций непосредственно по месту трассировки паропроводов, ремонтируемых котлов или в специальных помещениях — рабочих площадках на отдельных трубных блоках.

1.2. Работы по ремонтной технологии проводят специализированные организации (электростанции, ремонтные предприятия или другие организации), имеющие разрешение (лицензию) на эти работы органов Госгортехнадзора России.

1.3. Ремонтную технологию выбирают после определения причин повреждения элементов оборудования, при этом должны быть учтены:

– результаты обследования поврежденного сварного соединения;

– конструкция сварного соединения;

– технология изготовления сварного соединения;

– условия эксплуатации сварного соединения;

– статистика аналогичных повреждений на электростанции;

– планируемый срок дальнейшей эксплуатации оборудования.

При необходимости проводят поверочный расчет сварного соединения на прочность с учетом действия статических изгибающих или циклических нагрузок.

1.4. Техническую консультацию по применению технологии ремонта осуществляет ВТИ по запросу электростанции.

При необходимости ВТИ разрабатывает ремонтную технологию с учетом конкретного характера повреждения, конструкции сварных деталей (изделий) и условий эксплуатации и оценки остаточного ресурса отремонтированных сварных соединений.

1.5. Технологические операции проводят при положительной температуре окружающего воздуха, отсутствии сквозняков, ветра и атмосферных осадков, а также исключении возможности попадания золы, воды, нефтепродуктов в зону нагрева при сварке и термической обработке.

Ремонтируемое сварное соединение должно быть освобождено от недопустимых защемлений, изгибающих и растягивающих нагрузок.

1.6. Настоящий РД представляет собой типовую технологию по ремонту повреждающихся при эксплуатации сварных соединений коллекторов котлов и паропроводов и согласуется с РД 34 15.027-93 (п.17.1) в части допустимого применения типовой технологии по исправлению дефектов в сварных соединениях, бывших в эксплуатации, для объектов Минтопэнерго.

 

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДСТВЕННОМУ ПЕРСОНАЛУ

 

2.1.Технологические операции выполняются:

– аттестованными электросварщиками 5-6-го разрядов, проводящими ремонт сварных соединений и имеющими право на производство сварочных работ по трубопроводам I категории 1-й и 2-й групп, подведомственных Госгортехнадзору России;

– слесарями, осуществляющими удаление поврежденного металла и обработку поверхности выборки и отремонтированного сварного соединения механическим способом путем шлифования, фрезерования, полировки;

– газосварщиками-газорезчиками, осуществляющими подогрев ремонтируемого соединения газопламенным способом;

– термистами, осуществляющими электроподогрев при сварке и последующую термическую обработку с регистрацией температур и имеющими право на выполнение этих работ;

– дефектоскопистами и металловедами, выполняющими контроль качества металла сварных соединений неразрушающими методами и имеющими право на проведение этих работ.

2.2. Перед началом сварочных работ каждый электросварщик, занятый на ремонтных операциях, должен сварить контрольное сварное соединение со стыковым или угловым швом в зависимости от конструкции ремонтируемой детали (изделия). Качество и свойства сварного соединения должны быть оценены в соответствии с нормативными требованиями РД 34 15.027-93.

 

3. СВАРОЧНО-ТЕРМИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

 

3.1. В качестве источников питания сварочной дуги применяются сварочные преобразователи постоянного тока ПСО-300, ПД-502 и др. или сварочные выпрямители ВД-201, ВД-306 и др. с балластным реостатом РБ-301 или подобного типа для регулирования силой сварочного тока в диапазоне 70-200 А.

3.2. Электротермическая обработка проводится с помощью источников питания:

– преобразователей СЧИ-100-2,4-41, ВПЧ-100/2400 или аналогичного типа при индукционном нагреве токами повышенной (средней) частоты;

– трансформаторов ТДМ-503, ТДФЖ-1002 или аналогичного типа при индукционном нагреве токами промышленной частоты;

– сварочных преобразователей, выпрямителей и трансформаторов ПСО-300, ВД-201, ТДМ-503 и др. при нагреве гибкими печами электросопротивления.

3.3. Электронагревательными устройствами служат гибкие медные индукторы и электропечи сопротивления типа ГПЭС, КЭН (данные приведены в РД 34 15.027-93). При газопламенном нагреве используются газовые горелки различных типов, в том числе газосварочные горелки, питаемые от баллонов или газовых разводок.

3.4. Регистрация температур нагрева проводится с помощью самопишущих приборов от термопар, характеристики которых приведены в РД 34 15.027-93.

3.5. Для огневой резки трубных элементов и удаления поврежденного металла применяются газовые резаки типа РЗР-62 и подобные.

 

4. СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

4.1. В качестве сварочных материалов при ручной дуговой сварке применяются покрытые металлические электроды (табл. 4.1).

 

Таблица 4.1. Назначение покрытых электродов для ремонта сварных соединений

Тип электрода

Марка электрода

Типы ремонтируемых сварных соединений и трубных элементов котлов и паропроводов

Необходимость послесварочной термической обработки

1

2

3

4

Э-09Х1М

ТМЛ-1У,
ЦУ-2ХМ,
ЦЛ-38

Штуцерные соединения труб поверхностей нагрева из стали 12Х1МФ;

штуцерные соединения водопароперепускных труб с коллекторами из стали 12Х1МФ для температур эксплуатации до 510°С;

стыковые соединения и паропроводные трубы наружным диаметром до 219 мм с толщиной стенки до 20 мм из стали 12Х1МФ для температур эксплуатации до 510°С

Без термической обработки

Э-09Х1МФ

ТМЛ-ЗУ,
ЦЛ-20,
ЦЛ-45,
ЦЛ-39

Стыковые, штуцерные и тройниковые соединения паропроводов и коллекторов из хромомолибденованадиевых сталей 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ для температуры эксплуатации до 570°С

С термической обработкой

Э-11Х15Н25М6АГ2

ЭА-395/9,
ЦТ-10

Штуцерные соединения труб поверхностей нагрева и водопароперепускных труб с коллекторами из стали 12Х1МФ котлов для температуры эксплуатации до 560°С, наплавка кромок в штуцерных соединениях труб -100 с коллекторами для температуры эксплуатации до 545°С

Без термообработки

Э-08Н60Г7М7Т

ЦТ-36

Наплавка кромок в штуцерных соединениях пароперепускных труб с коллекторами из стали 12Х1МФ для температуры эксплуатации до 560°С

Без термообработки

 

4.2. Требования к химическому составу и механическим свойствам наплавленного металла электродов приведены в РД 34 15.027-93. Состав и свойства должны удовлетворять требованиям паспортов на электроды и ГОСТ 9467-75 на электроды типов Э-09Х1М и Э-09Х1МФ; ГОСТ 10052-75 на электроды типа Э-11Х15Н25М6АГ2 и требованиям ОСТ 24 948.01-90 на электроды типа Э-08Н60Г7М7Т.

4.3. Условия хранения и просушки (прокалки) электродов перед сваркой, контроль качества и свойств электродов, химического состава и механических свойств наплавленного металла проводятся в соответствии с требованиями РД 34 15.027-93.

 

5. ТИПИЧНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 

5.1. Повреждения сварных соединений при эксплуатации происходят главным образом в результате ползучести, усталости, хладноломкости, коррозии и провала локальной пластичности из-за дисперсионного охрупчивания металла и обусловлены технологическими, конструкционными и эксплуатационными причинами. Дополнительной причиной может быть неудовлетворительно проведенный ремонт сварного соединения способом подварки.

5.2. Типичными для стыковых и тройниковых сварных соединений паропроводов являются повреждения, указанные в приложениях 1 и 3. Негативное влияние ремонтно-сварочной технологии на работоспособность таких сварных соединений рассмотрено в приложениях 2 и 4.

5.3. Типичные повреждения сварных соединений фасонных деталей проявляются в виде продольных и поперечных трещин в металле шва и в виде кольцевой (продольной) трещины в разупрочненной прослойке металла зоны термического влияния ЗТВрп соединения (приложения 5 и 6). Причины повреждений аналогичны указанным в приложениях 1 и 2. На повреждения соединений разнотолщинных трубных элементов влияет конструкционный фактор.

5.4. Повреждения наружной поверхности трубных элементов паропроводов в виде продольных и поперечных трещин, а также локальных повреждений металла обусловлены комплексом причин, в том числе наличием концентраторов напряжений (рисок, насечек, закатов), резким градиентом свойств (например, охрупчиванием из-за наклепа металла от ударов), эрозионным действием струи пара от свища соседней трубы, дополнительными изгибающими нагрузками на участке паропровода, превышающими проектные значения. Типичные повреждения представлены в приложении 7.

5.5. Типичными для коллекторов котлов являются повреждения в виде трещин на наружной поверхности камер в зоне отверстий под штуцера труб поверхностей нагрева, поперечные трещины в угловых швах штуцерных соединений, локальные повреждения металла из-за эрозионного износа (приложение 8), а также кольцевые трещины в ЗТВ штуцерных соединений пароперепускных и пароотводящих труб (аналогично рассмотренным повреждениям в приложении 3).

Кроме того, отмечаются повреждения типа продольных трещин в кольцевых швах мест приварки донышек к коллекторам и в стыках соединений камер (приложение 9).

Повреждения обусловлены комплексом причин: ползучестью, усталостью, коррозией, дисперсионным охрупчиванием металла при повторном нагреве, хладноломкостью (см. приложения 1-4).

5.6. Причины повреждений сварных соединений устанавливаются на основании анализа:

– результатов обследования поврежденного металла неразрушающими методами контроля;

– конструкции и технологии изготовления сварной детали (изделия);

– условий эксплуатации, включая планируемый срок дальнейшей эксплуатации отремонтированной детали (изделия).

5.7. Обследование поврежденного сварного соединения проводят с применением неразрушающих методов контроля (п. 14.1 настоящего РД), а именно:

– внешнего осмотра протравленной 15% водным раствором азотной кислоты шлифованной поверхности места повреждения, включая остальную часть сварного шва и прилегающие участки основного металла шириной по 20-30 мм, при этом устанавливают место расположения и размер магистральной трещины; рекомендуется использовать лупу с 4-7-кратным увеличением. Этот метод может быть заменен контролем МПД;

– ультразвуковой дефектоскопии, которую проводят по возможности для уточнения размера магистральной продольной трещины или поперечных трещин в глубине металла;

– измерения твердости сварного шва и основного металла;

– металлографического исследования с помощью реплик для уточнения механизма повреждения металла и подтверждения полноты удаления трещин и недопустимой микроповрежденности.

 

6. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА СТЫКОВЫХ СВАРНЫХ

 СОЕДИНЕНИЙ ПАРОПРОВОДНЫХ ТРУБ

 

6.1. Технологию ремонта и способ выполнения выбирают с учетом особенностей повреждения сварных соединений (приложение 1) и возможного негативного влияния на работоспособность отремонтированных соединений (приложение 2).

6.2. Ремонту подлежат сварные соединения равнотолщинных паропроводных труб; допускаемая разнотолщинность составляет 10% толщины стенки труб, но не более 5 мм.

6.3. Ремонт выполняют: путем удаления поврежденного металла без подварки места выборки, способом подварки места выборки с проведением послесварочной термической обработки и путем полной переварки поврежденного сварного соединения.

6.4. Ремонт путем удаления поврежденного металла без подварки места выборки.

6.4.1. Ремонт возможен при соблюдении следующих условий:

– повреждение развивалось по механизму ползучести или усталости с наружной поверхности сварного соединения (приложение 1);

– ремонтируемый утоненный участок сварного соединения в зоне выборки имеет толщину, равную или больше минимально допустимой толщины трубного элемента. В отдельных случаях по согласованию с ВТИ (подтверждается расчетом на прочность) допускается утонение на 5-15% меньше допустимой толщины стенки с учетом размера выборки;

– на поверхности выборки отсутствуют макродефекты, не допустимые по РД 34 15.027-93, и, кроме того, отсутствует микроповрежденность в виде микротрещин, цепочек пор ползучести и скоплений пор любых размеров по границам зерен, а также единичных укрупненных пор размером более 1 мкм в количестве трех и более в поле окуляра микроскопа при 1000-кратном увеличении с реплики или скола.

6.4.2. Поврежденный металл удаляется только механическим способом (вышлифовкой). Края выборки следует сглаживать с радиусом скругления не менее 30 мм (рис. 6.1).

6.5. Ремонт способом подварки места выборки с проведением термической обработки.

6.5.1. Ремонт возможен при соблюдении следующих условий:

трещины развивались с наружной поверхности сварного соединения по одному из механизмов повреждения (приложение 1);

 

Рис. 6.1. Рекомендуемая форма выборки при ремонте сварных соединений

механическим способом (шлифовкой) без подварки:

*      — глубина выборки;

 — поверхностные трещины

– протяженность местной выборки составляет не более 1/3 периметра трубы, а глубина — не более 50% расчетной толщины стенки трубы (S) при отношении геометрических параметров трубы  >0,1 вплоть до сквозной трещины для труб при  0,1 ( — наружный диаметр трубы);

– кольцевая выборка по всему периметру стыка имеет глубину до 25% расчетной толщины стенки трубы;

– металл поверхности выборки соответствует требованиям РД 34 15.027-93 по допустимым макродефектам и требованиям п.6.4.1 настоящего РД по допустимой микроповрежденности.

6.5.2. Удаление поврежденного металла проводят механическим способом (шлифовкой) дефектной поверхности до получения углубления — выборки.

6.5.3. Для сварных соединений паропроводов с температурой эксплуатации 510-560°С удалению подлежит поврежденный металл на глубину, превышающую не менее чем на 5 мм вершину удаленной трещины; при сквозной трещине глубина выборки должна быть меньше на 2-3 мм толщины стенки трубы (рис. 6.2). При глубине выборки более 0,25S дополнительно механическим способом (шлифованием) наносят кольцевое углубление на 8-10 мм по всей оставшейся части периметра стыка на ширину, равную ширине выборки.

 

Рис. 6.2. Рекомендуемые формы выборки поврежденного металла при ремонте с подваркой сварных соединений паропроводов, эксплуатируемых при температуре 510-560°С:

 — для соединений труб при любом (несквозные трещины);

б — для стыков труб при  0,1 (сквозная трещина)

 

6.5.4. Заполнение места выборки наплавляемым металлом в сварных соединениях с температурой эксплуатации паропроводов 510-560°С проводят многослойным способом кольцевыми валиками толщиной 5-8 мм и шириной 12-20 мм электродами типа Э-09Х1МФ диаметром 3 и 4 мм силой тока 90-120 и 140-180 А соответственно с предварительным и сопутствующим подогревом 200-250°С для сталей 12Х1МФ и 20ХМФЛ и 250-300°С для сталей 15Х1М1Ф и 15Х1М1ФЛ.

Примерная последовательность многослойной наплавки представлена на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Рекомендуемый многослойный способ заполнения выборки кольцевыми валиками толщиной 5-8 мм и шириной 12-20 мм (поперечное сечение сварного шва):

СШ — старый шов

Форма сварных соединений с подварочным швом показана на рис.6.4. При глубине местной выборки более 0,25S следует наплавку проводить в два этапа:

I этап — наплавить металл в местную выборку;

II этап — выполнить кольцевую наплавку по всему периметру стыка (рис.6.4, б). При сквозной трещине рекомендуется наносить отверстия методом засверловки (рис. 6.4, г).

6.5.5. Для сварных соединений паропроводов с температурой эксплуатации ниже 510°С удалению подлежит только поврежденный металл, а участок подварки может ограничиваться одной-двумя зонами соединения, например, металлом шва или участком шва с одной из прилегающих ЗТВ (рис. 6.5).

Способ многослойного поэтапного заполнения показан на рис. 6.3 и 6.4; подогрев и режимы сварки соответствуют рекомендациям п. 6.4.5 настоящего РД. При сварке следует применять электроды типа Э-09Х1МФ. Для стыковых соединений труб с наружным диаметром до 219 мм и толщиной стенки до 20 мм из стали 12Х1МФ допускается применение электродов типа Э-09Х1М марки ТМЛ-1У.

 

Рис. 6.4. Формы подварочных швов (ПШ) соединений паропроводов для эксплуатации при температуре 510-560°С:

а — при несквозной выборке (поперечное сечение шва);

б — то же с двухступенчатой выборкой I-II (продольное сечение);

в -для выборки при сквозной трещине;

г — засверловка сквозной трещины

(Тр) в выборке;

КНУ — кольцевой наплавленный участок;

СШ — старый шов

6.5.6. Термическую обработку сварных соединений после подварки (и наплавки кольцевого участка, как на рис.6.4, г) ведут по режиму высокого отпуска 720-750°С с выдержкой 1-5 ч в зависимости от толщины стенки трубы согласно требованиям РД 34 15.027-93. Технологию нагрева и регистрацию температур выполняют в соответствии с РД 34 15.027-93. Для сварных стыковых соединений труб наружного диаметра до 219 мм и толщиной стенки до 20 мм с температурой эксплуатации паропроводов ниже 510°С при выполнении подварочного шва электродами типа Э-09Х1М послесварочную термическую обработку можно не проводить.

 

 

Рис. 6.5. Рекомендуемые формы выборок и подварочных швов при ремонте сварных соединений для паропроводов с температурой эксплуатации ниже 510°С:

а — при несквозной трещине в металле шва;

б -то же в ЗТВ,

в — при сквозной трещине в ЗТВ;

СШ — старый шов;

 

 

Добавить комментарий

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