Металл устал, или как «препарируют» котел

Не ошибемся, если скажем, что 99% оборудования на электростанции состоит из металла. И котлы, и турбины, и генераторы, и десятки километров труб, и все дополнительное оборудование — металлические. Но каким бы надежным, стойким к нагрузкам ни был металл, он не вечен, имеет свой ресурс, износ и показания к замене. А когда именно это нужно сделать, определяют металловеды, своего рода детективы от энергетики.

Чтобы знать состояние того или иного конструктива, в СГК есть служба металлов. Ее специалисты, металловеды, могут точно определить, по какой причине та или иная труба либо деталь вышла из строя и как срочно ее необходимо заменить. Металловеды работают в сервисной компании СГК — Сибирском инженерно-аналитическом центре (СибИАЦ), в Кемерове.  Что они делают? 

• Оценивают состояние металла (то есть почти всего оборудования электростанций и тепловых сетей) для планирования ремонтов.
• Контролируют монтажные и сварочные работы после ремонта и во время эксплуатации.
• Выясняют причины аварийных отказов оборудования.

 900 тонн — в одночасье?

Львиная доля работы металловедов приходится на оборудование котлов. Вся внутренняя поверхность котла состоит из поверхностей нагрева — труб, внутри которых циркулирует вода. Сжигаемая в котле угольная пыль превращает воду в пар, который затем раскручивает лопатки турбины для производства электричества и нагревает воду для теплоснабжения.

Поверхности нагрева сделаны из специального термостойкого, или легированного сплава. Ведь в котле — давление до 140 атмосфер и температура +560 °С. Металл испытывает постоянные повышенные нагрузки и со временем разрушается. Заменить в одночасье все поверхности нагрева котла довольно сложно: в нем может быть до 900 тонн металла. А чтобы понять, какое именно «слабое звено» нужно менять, обращаются к металловедам СибИАЦ.

Операционная для металла

Как это происходит? На электростанции делают так называемые вырезки: отрезают несколько трубок из конкретной секции котла и привозят в кемеровскую лабораторию службы металлов. В течение 10 рабочих дней металловед проводит полное исследование предоставленного образца.

Во-первых, металлография: изучает образец металла через специальный микроскоп с увеличением в 500 раз. Аппарат позволяет увидеть, насколько изменилась структура металла, подвергалась ли поверхность перегреву и т. д.

Во-вторых, проводят химический анализ образцов так называемым мокрым способом. Небольшой фрагмент вырезки измельчают в стружку, а затем растворяют в специальных реагентах. Химики-лаборанты анализируют, как изменилась пропорция сплава: сколько в стали, например, молибдена, хрома, ванадия, углерода и т. д. 

В третьих, механические испытания: образцы охлаждают, нагревают, а также разрывают или прессуют на специальных установках, тестируя на то, какие нагрузки металл еще может выдержать.

Когда диагностика проведена, эксперт выдает свое заключение — протокол исследования: сколько поверхность нагрева может еще безаварийно отработать или ее уже нужно менять. Такие же исследования, при необходимости, проводятся для всех станционных трубопроводов (а их протяженность исчисляется тысячами метров), а также трубопроводов тепловых сетей. Именно эти протоколы исследования берутся за основу при планировании ремонтных кампаний на предприятиях.

Настоящий детектив

Еще одно направление работы службы металлов — неразрушающий контроль. Это когда дефектоскописты проводят контроль уже смонтированных, сваренных конструкций, например, тех же отремонтированных поверхностей нагрева. Работа тяжелая, кропотливая и очень ответственная. При помощи ультразвукового прибора специалист проверят каждый сварной шов: нет ли свища или непроваренного участка.

После ремонта котел можно вводить в работу только после положительной оценки дефектоскописта или после исправления всех его замечаний. Крошечный дефект в сварном соединении поверхности нагрева может привести к тому, что вода будет выходить на поверхность трубы, повреждать и ее, и соседние трубы. Рано или поздно это приведёт к останову всего котла, а это время на ремонт, растопку и т. д.

Металловедов в определенной степени можно сравнить с детективами, причем очень дотошными. Ведь они могут выяснить причину дефекта и аварийной остановки оборудования. Например, по небольшой части поврежденной трубы сказать, откуда пошло повреждение и по какой причине: из-за усталости металла или дефекта сварки, а может, неправильной эксплуатации.

В межотопительный период металловеды нарасхват: их заключения крайне важны для качественного, своевременного ремонта. А в отопительный сезон эти специалисты помогают выбрать правильную стратегию исправления дефекта и быстро ввести оборудование в строй.