Ремонтне зварювання елементів трубопроводу пошкоджених енергетичних об’єктів
Автор: Коваль Ігор Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології та устаткування зварювання
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: В Україні нараховується 65 тис. парових та водогрійних котлоагрегатів. Понад 70% енергетичного устаткування допрацьовує свій ресурс [Биркович, 2009]. Внаслідок накопиченням втоми і старіння основного металу трубопроводів та їх зварних з’єднань слід виконувати ремонти систем. В умовах військового стану слід розглядати можливості як ремонту так і використання наявних на складах елементів трубопроводів. Сам котлоагрегат має велику площу поверхонь нагріву і розгалужену систему зовнішніх парових труб що з’єднують паровий барабан і головне обладнання. Кожна лінія трубопроводу містить вузли, які складаються з прямих ділянок труб з приварними трубними деталями. Це: зігнуті під різними кутами коліна [НПАОП, 2003], трійники з різним діаметром відгалужень та фланці, що застосовуються для підключення до патрубків обладнання. Розглянуто технологію ремонту зварних вузлів енергетичних трубопроводів, розташованих зовні котла, як працюють під дією теплоносія з середини і під впливом механічні навантажень зовні та зношуються через втомні навантаження і старіння протягом експлуатації. Елементи енергетичних трубопроводів із легованої теплостійкої сталі 12Х1МФ зварюють переважно стиковими з’єднаннями. Вони працюють при температурі 500…560°С і тискові до 12 МПа. Аналіз існуючої технології ремонту енергетичних трубопроводів виявив ряд недоліків: перегрів торців і крайок під час газополуменевого різання, використане стикове з’єднання із підкладним кільцем вимагає спеціальної підготовки крайок, зумовлює значні зазори у стику, збільшує об’єм наплавленого металу; відмінність швів від основного металу за хімічним складом, потреба використання термічної обробки після зварювання. Дослідженнями встановлено, що для забезпечення хімічної однорідності з’єднань трубопроводів зі сталі 12Х1МФ зварювальні матеріали повинні містити понижений вміст вуглецю та легування хром-молібден-ванадієм[Мелехов, 2003]. А в зварних з’єднаннях оптимальною буде структура що містить понад 30% Бейніту, Перліту і Фериту [Дмитрик, 2015]. Проаналізувавши наявні матеріали і обладнання обрали ручне дугове зварювання покритими електродами для ремонтних робіт в монтажних умовах. Для забезпечення пластичності і оптимальної рівномірної структури ми рекомендуємо вибрати комбінацію зварювальних матеріалів: для кореневого шва – високопластичні електроди із зниженим вмістом вуглецю, хрому, молібдену [Дмитрик, 2015] а для решти шарів - електроди еквівалентні основному металу. Завдяки зміні способу різання ми досягли вищої точності підготовки крайок, а застосування зварних прихоплень суттєво підвищило жорсткість з`єднання. Якомога більше елементів паропроводів рекомендуємо зварювати в нижньому положенні в цехових умовах з використанням засобів механізації. Окрім того, покращення якості з`єднань буде досягнуто завдяки використанню уніфікованого одностороннього з’єднання з V - подібною розробкою крайок та кутом розкриття 50°. Зварювати будемо за чотири шари, із розбиттям кожного шару на чверті, зварені в діагональній послідовності [Гуменюк, 2006]. Що важливо: при дотриманні режимів і запропонованої послідовності зварювання короткими ділянками можна отримати необхідну структуру з’єднання без підігріву і наступної термічної обробки. Щодо контролю якості готових зварних з’єднань для уточнення результатів огляду, запропоновано використати кольорову дефектоскопію, що дозволить виявити приховані експлуатаційні дефекти старопридатних трубопроводів. Розрахунки підтверджують ефективність запропонованих змін і технічних рішень: час на зварювання скоротився на 30%, витрати зварювальних матеріалів зменшились на 40%, витрати електроенергії зменшились в тричі, переріз зварного шва зменшився на 25%, вдалося уникнути термічної обробки і попереднього підігріву/ Об’єкт дослідження Зварні елементи енергетичних трубопроводів ТЕС із легованої теплостійкої сталі 12Х1МФ і 10ХСНД Предмет дослідження Шляхи підвищення експлуатаційного післяремонтного ресурсу, забезпечення оптимальної структури в зоні термічного впливу теплостійких сталей Мета дослідження Підвищення залишкового ресурсу і якості зварних з’єднань елементів енергетичних трубопроводів із легованої теплостійкої сталі Ключові слова зварні з`єднання, енергетичні трубопроводи, паропроводи, елементи, вузли, приварні трубні деталі, коліна, трійники, фланці, легована теплостійка сталь, керування структуроутворенням, перліт, неруйнівний контроль, експлуатаційні тріщини, ремонтне зварювання, експлуатаційний ресурс після ремонту, багатошарова зварювання. Перелік використаних літературних джерел: 1. Биркович Т.І. (2009) Стан та перспективи розвитку енергетичної галузі, Україна: Стратегічні пріоритети. Миколаїв: ЧДУ імені П.Могили. 2. НПАОП 0.00-1.60-66 Правила будови і безпечної експлуатації парових та водогрійних котлів. К. 3. Мелехов Р.К., Похмурський В.І. (2003) Конструкційні матеріали енергетичного обладнання. К: Наук. Думка 4. Дмитрик В.В., Соболь О.В., Погребной М.А. (2015) Особливості деградації металу зварних з`єднань паропороводів. К. АС, 7, 39-41 5. Гуменюк І.В., Іваськів О.В., Гуменюк О.В. (2006) Технологія електродугового зварювання. – К.