Dlaczego analiza przyczyn źródłowych jest ważniejsza niż naprawa
Pękającą rurę kotła wymienia się zwykle w ciągu kilku godzin, jednak jeśli mechanizm uszkodzenia nie zostanie zidentyfikowany, ta sama awaria powraca w sąsiedniej rurze. Analiza przyczyn źródłowych traktuje uszkodzoną rurę jako dowód: wygląd pęknięcia, osad wewnętrzny, grubość kamienia tlenkowego i zapisy składu chemicznego wody łącznie pozwalają określić, czy rura została przegrzana, skorodowana, zmęczona, czy też znajdowała się poniżej minimalnej grubości ścianki wymaganej w sekcji I ASME BPVC.
Awarie można ogólnie podzielić na mechanizmy krótkoterminowe, które działają w ciągu minut lub godzin, oraz mechanizmy długoterminowe, które działają przez tysiące godzin pracy w temperaturze.
Krótkotrwałe przegrzanie i długotrwałe pełzanie
Krótkotrwałe przegrzanie powoduje nagłe pęknięcie z cienką wargą i otworem w kształcie ryby, niewielką lub żadną wewnętrzną łuską oraz wyraźnym przerzedzeniem ścianek w momencie pęknięcia. Jest to spowodowane ograniczonym przepływem, niskim poziomem wody, zablokowaną rurą lub awarią sterowania, która powoduje, że temperatura metalu przekracza zakres krytyczny. Ponieważ metal został wzięty powyżej zakresu przemiany, metalografia wykazuje zmienioną mikrostrukturę w pobliżu zniszczenia, co odróżnia go od pełzania.
Długotrwałe przegrzanie działa powoli. Pod ciągłym naprężeniem w podwyższonej temperaturze metalu, rury ASTM A213 T11, T22 i T91 kumulują uszkodzenia spowodowane pełzaniem, które objawiają się pękaniem wzdłużnym, grubym tlenkiem od strony pary i mierzalnym wzrostem średnicy. Oceny pełzania dokonuje się na podstawie danych dotyczących pęknięcia naprężeniowego w ASME BPVC, sekcja II część D, dla projektowej temperatury metalu, a praktycznymi znakami ostrzegawczymi są rosnąca zgorzelina tlenkowa i rosnąca średnica rury mierzona w tych samych miejscach przy każdym przestoju.
Mechanizmy korozji i uszkodzeń po stronie wody
Uszkodzenia wodorowe:kruche pękanie z niewielkimi odkształceniami, często w sąsiedztwie spawów lub zagięć. Osady i niskie pH powodują reakcję korozji, która uwalnia wodór do stali, powodując pękanie międzykrystaliczne, co można potwierdzić metalografią.
Żłobienie żrące i kwaśne:miejscowe przerzedzenie pod porowatymi osadami, gdzie koncentruje się chemia wody kotłowej, ukazując żłobiony, gładki kontur po stronie wody ściany rury skierowanej w stronę kominka.
Korozja przyspieszona przepływem:ogólne pocienienie ścianek z karbowaną, wolną od tlenków powierzchnią, najbardziej dotkliwe za armaturą, w obszarach ekonomizera i niskiego ciśnienia oraz tam, gdzie prędkość przepływu i temperatura łączą się.
Korozja kominkowa:odpady na zewnętrznej powierzchni powodowane przez popiół paliwowy i gazy spalinowe, silnie zależne od składu węgla lub ropy, temperatury gazu i atmosfery redukującej w pobliżu palników.
Zmęczenie, wibracje i awarie związane ze spawaniem
Zmęczenie cieplne objawia się pękaniem obwodowym w miejscach o szybkich wahaniach temperatury, takich jak punkty natryskiwania schładzacza i przyłącza kolektora, i jest wynikiem cyklicznego naprężenia termicznego. Zmęczenie wibracjami powoduje pękanie podpór, podpór i połączeń, w których rura może się swobodnie poruszać. Uszkodzenia związane ze spawem są zwykle problemem produkcyjnym lub związanym z obróbką cieplną i są oceniane na podstawie kwalifikowanych procedur ASME BPVC Sekcja IX oraz wymagań dotyczących obróbki cieplnej po spawaniu zawartych w ASME BPVC Sekcja I, ponieważ brak lub nieprawidłowa obróbka cieplna pozostawia twardą, podatną na pęknięcia strefę wpływu ciepła.
Budowanie badania awarii
Powtarzalna sekwencja badań jest warta więcej niż jakakolwiek pojedyncza technika kontroli:
Zanotuj lokalizację, orientację i położenie awarii w stosunku do palników, zdmuchiwaczy sadzy i elementów spawanych.
Zmierz grubość ścianki wokół uszkodzenia i sfotografuj powierzchnię pęknięcia przed czyszczeniem.
Zbierz osad wewnętrzny i kamień tlenkowy do pomiaru składu i grubości.
Wytnij próbkę do metalografii, zachowując nienaruszoną powierzchnię pęknięcia i zbadaj strefę wpływu ciepła sąsiednich spoin.
Sprawdź dane dotyczące składu wody, temperatury roboczej i przepływu na kilka godzin przed awarią.
Ponownie sprawdź warunki projektowe w odniesieniu do sekcji I ASME BPVC, ponieważ zarówno pękanie obwodowe, jak i pełzanie wymagają obliczonej minimalnej grubości jako punktu odniesienia.
Często zadawane pytania
P: Jaka jest najczęstsza przyczyna awarii rur kotła?
Przegrzanie w postaci krótko- i długoterminowej, po którym następują mechanizmy korozji po stronie wody i korozja przyspieszona przez przepływ. Razem odpowiadają one za większość awarii części ciśnieniowych w kotłach energetycznych.
P: Jak odróżnić krótkotrwałe przegrzanie od uszkodzeń spowodowanych pełzaniem?
Krótkotrwałe przegrzanie powoduje pęknięcie o cienkich wargach z niewielką łuską i przekształconą mikrostrukturą. Uszkodzenia pełzające wykazują gruby tlenek po stronie pary, wzrost średnicy i pękanie zgodnie z kierunkiem naprężeń.
P: Jak wyglądają uszkodzenia wodorowe?
W badaniu metalograficznym objawia się kruchym, grubościennym pęknięciem, prawie bez odkształceń plastycznych i pęknięć międzykrystalicznych, zwykle związanych z gromadzeniem się osadów i kwasotwórczym składem wody.
P: Która norma określa minimalną akceptowalną ściankę rury?
ASME BPVC Sekcja I, stosując dopuszczalne wartości naprężeń opublikowane w ASME BPVC Sekcja II Część D dla projektowej temperatury metalu i danej specyfikacji rury.
P: Czy powtarzającą się awarię w tym samym miejscu można naprawić bez wymiany banku?
Czasami, ale dopiero po zidentyfikowaniu mechanizmu. Jeśli przyczyną jest ograniczenie przepływu, brak równowagi palnika lub skok składu chemicznego, wymiana rur po prostu resetuje ten sam zegar awarii.
