Вальцованные соединения допускаются для труб с наружным диаметром не более Dy 100, предназначенных для работы при температуре до 400 °С.
Основные требования к вальцованному соединению — плотность и прочность. Нарушения плотности вальцованных соединений и повреждений концов труб могут происходить в результате неудовлетворительного производства вальцованных работ и при повторных подвальцовках труб. У экранных и кипятильных труб, работающих в нормальных условиях, редко нарушается плотность вальцованных соединений. В основном вальцованное соединение экранных и кипятильных труб дает течь при резких и частых охлаждениях завальцованного конца трубы. Это происходит при неправильной обмывке труб водой во время работы котла, при питании, хотя бы кратковременно, котла холодной водой, при быстром охлаждении котла после прекращения работы и при быстрой растопке, а также при упуске воды из котла.
В пароперегревателе неплотность вальцованных соединений выявляется почти при каждом ремонте котла. Плотность вальцованного соединения чаще нарушается у коллекторов перегретого пара. Температура перегретого пара при работе котла часто изменяется, в то время как насыщенный пар во входном коллекторе всегда имеет постоянную температуру.
Таким образом температура стенки выходного коллектора в определенные моменты будет значительно отличаться от температуры стенки завальцованного в коллектор конца змеевика, что и приводит к нарушению плотности соединения.
На многих барабанах котлов крепление кипятильных труб выполнено на вальцовке, поэтому после длительной работы концы их в период ремонтов подвергаются многократным подвальцовкам (или вальцовкам вновь установленных труб).
В результате этого стенки трубных отверстий на определенной глубине имеют остаточную деформацию, а диаметры некоторых трубных отверстий становятся больше номинального на 5—10%. Частые подвальцовки (а порой и перевальцовки труб) создают в металле трубного отверстия наклеп, по мере увеличения степени наклепа твердость и прочность металла возрастают, а пластические свойства снижаются. Металл стенок труб становится хрупким, получить прочное и плотное вальцованное соединение в таких трубных отверстиях невозможно, поэтому при ремонте котлов такие соединения заменяют сварочными. Выполнение вальцованных соединений с соблюдением технологии вальцевания труб является надежным средством борьбы с последствиями деформации и наклепа стенок трубных отверстий, носящими название вальцовочной усталости металла.
На качество вальцованного соединения влияют овальность и конусность трубного отверстия, которые для труб 0 51 мм не должны превышать 0,23 мм и для труб 0 83 мм —0,27 мм.
. Овальность отверстия для дымогарных труб в решетке допускается не более 0,5 мм.
Максимальное увеличение диаметра кипятильных и экранных труб, определяемое специальными шаблонами, допускается в размере 5%, труб пароперегревателей из легированных сталей — 2,5 % и углеродистых — 3,5 %.
К наиболее существенным дефектам вальцовки относятся:
Дефекты самого инструмента — вальцовки — несоответствие конусности роликов и конусности шпинделя, чрезмерный угол их постановки (более 1—2°), недостаточная плавность закругления краев роликов (радиусом менее 10 мм); _ .
Дефекты подготовки и выполнения процесса вальцовки— недостаточный отжиг концов труб и их очистка, не-; центральная установка труб в гнезде, неправильная установка вальцовки по отношению к наружному краю листа, надрывы колокольчика вследствие недостаточной плавности разбортовки его вальцовкой, попадание масла или грязи в трубное гнездо, острые края гнезда, врезающиеся в тело трубы.
После окончания вальцовочных работ следует проверить качество их выполнения. В вальцовочных соединениях не допускаются:
Расслоение, плены, трещины на концах труб; разрывы развальцованных участков труб; подрезы или накаты в местах перехода вальцовочного пояса в колокольчик;
Вмятины, задиры на внутренней поверхности трубы; неплотное прилегание трубы к трубному отверстию в пределах вальцовочного пояса;
Отклонение угла разбортовки от 15°.if также отступление по максимальной и минимальной величинам выступающих концов труб (7—25 мм);
Щели и загрязнение между трубой и вальцовочным гнездом;
Недоход основания бортовочного колокольчика до кромки трубной доски или заход его за кромку на расстояние свыше 4 мм;
Уменьшение толщины стенки конца разбортованной тру — • бы более чем на 20 %, перевальцевание концов труб.
Допустимая толщина стенок труб в местах бортовки должна быть не менее указанной ниже:
Номинальная толщина стенки трубы: 3,00; 3,25; 3,50; 3,75; 4,00; 4,50; 5,00; 5,50; 6,0 мм;
Минимальная толщина стенки трубы в местах бортовки: 2,4; 2,6; 2,8; 3,0; 3,2; 3,6; 4,0; 4,4; 4,8 мм.
Кольцевые риски глубиной до 0,5 мм допускаются на расстоянии 5 мм от стенки барабана.
На котлах встречаются кольцевые трещины в местах вальцовки даже при внимательном и добросовестном выполнении процесса вальцовки. Трещины начинаются с наружной стороны трубы, т. е. в месте прилегания трубы к поверхности гнезда, что затрудняет их обнаружение. Такую трещину можно обнаружить лишь тогда, когда она становится сквозной, — по бугоркам солей, отлагающихся на внутренней поверхности трубы. Кольцевые трещины обнаруживаются неразрушающими методами контроля.
Характер самой трещины отличен от характера трещин, образуемых подрезкой острым краем ролика вальцовки или стенки гнезда. Трещина витиевата, иногда представляет це— лую группу отдельных надрывов, часто соединенных друг с другом. Концы поврежденной трубы при выколачивании обычно ломаются, что указывает на хрупкость металла.
Таблица 2.2. Дефекты вальцованных соединений и способы их исправления
|
Причины появлений |
|
Признаки |
Способ исправления
Подрез или накат в месте перехода вальцовочного пояса в колокольчик
Разработанность окон для роликов вальцовки в продольном направлении; неправильный стык роликов
Подрезы и накаты глубиной до 0,5 мм опилить до плавного перехода; при более глубоких подрезах трубу заменить
Перевальцовка — сильно удлинившийся колокольчик, отход пояска от кромки отверстия
|
Заменить трубу |
Несвоевременное окончание процесса вальцовки
Трещины и разрывы колокольчика
Некачественный металл трубы; большой угол бортовки (свыше 15°+3°)
Если трещины и разрывы не доходят до барабана на 4—5 мм, дефект устранить, сваркой с. последующей подвальцозкой
Односторонняя вальцов — ‘ ка (выпучивание трубы с одной стороны у выхода. трубы из отверстия)
|
Заменить трубу |
Значительный перекос трубы в отверстии
Недовальцовка — отсутствие. ощутимого перехода от развальцованной части к неразвальцован- ной, неплотное прилегание трубы к отверстию
|
Повторная вальцовка |
Преждевременно закончен процесс вальцовки; короткие ролики
Задиры, небольшое отслаивание металла, пленка на внутренней поверхности трубы
Некачественный прокат трубы; выработанный ролик, имеющий трещины и негладкую поверхность, наличие ржавчины и окалины на поверхности трубы, отсутствие смазки на внутренней поверхности грубы
Зачистить ‘ шабером. При утонении стенки трубы ниже допустимой величины трубу заменить 1
Основные дефекты вальцованных соединений и способы их исправления приведены в табл. 2.2.
Первым тяжелым случаем хрупкого разрушения труб барабана котла, обратившим на себя внимание советских теплотехников, была авария на трехбарабанном котле Ши — хау (1000 м2, 3,7 МПа).
Аналогичные аварии, но не столь тяжелые, имели к тому же времени место на трехбарабанных котлах Жуайя (1000 м2, 3,2 МПа).
В обоих случаях наблюдались кольцевые трещины в развальцованных концах труб кипятильных пучков трехбарабанных вертикально-водотрубных котлов, причем’ в основном страдали наиболее прямые ряды труб [32].