گرمایش-بخار

:: زیارت امام رضا(ع) :: سایت اختصاصی افغانستان افغانستان ::

خط مستقیم :

واحد فروش :

051-38472536

 051-38465713  و  38472563-051

دیگ بخار دیگ آبگرم دیگ روغن داغ

تجهیزات استخر

بررسی و تحلیل علل خرابی در ساختمان یک دیگ بخار (بویلر بخار) و تجهيزات

از سری مقالات فنی مهندسی تحلیل دیگ بخار

 

 

 

1-روشهاي تجزيه وتحليل خرابي:

روشهايي كه در تجزيه وتحليل خرابي نيروگاههاي بخاري بكار مي رود ، با روشهائي كه براي تحليل خرابي بطور كل ، يا براي تحليل نوعي ويژه از آن بكار مي رود ، فرق چنداني ندارد.

2-پرونده هاي خدماتي:

اكثر متصديان ديگ هاي بخار ، به تشكيل و نگهداري پرونده هاي خدماتي در حد كامل مبادرت نموده ، پرونده هاي مربوط به شرايط كاري وتعميرات بازدارنده مربوط به قسمت خراب شده ، يا مربوط به كل سيستم ، منبعي مناسب از اطلاعات سابقه اي مي باشند.

پرونده هاي فوق مي تواند اطلاعات پر ارزش زير را فراهم آورند :

(1)فشار و دماي كاري

(2)قدرت خروجي در حالت عادي ؛

(3)نوسانات تقاضا براي بخار آب ؛

(4) تركيب سوخت ؛

(5)مقدار هواي افزوده مصرفي براي احتراق ؛

(6)نوع ومقدار مواد شيميايي افزوده شده به آب تغذيه جهت عمل آوري آن ؛

(7) نوع و مقدار آلودگي ها در آب حاصل از چگالش بخار آب وآب تغذيه جبراني ؛

(8) تناوب زماني ونيز روشهاي پاك كردن سطوح جانب آتش وآب در ديگ هاي بخار .

پيش بيني هاي ضروري در بررسيهاي در محل :

براي اكثر صنايع ، واحد توليد نيرو ، واحدي حياتي است ، وخاموشي آن اثري زيان بخش بر كل عمليات مي گذارد.لذا شخص بعمل آورنده بررسيهاي در محل ، بايد در زمينه ريشه يابي هاي اوليه وتوصيه هاي چاره ساز فوري از تجربه كافي برخوردار باشد.

پاره اي از استنتاجات مانند ، اشاره بر علت دقيق يا مكانيزم خرابي را اغلب نمي توان بدون بررسي هاي آزمايشگاهي بعمل آورد.

معهذا ، اتخاذ پاره اي از تدابير ، بعنوان مثال كداميك از اجزاء مصدوم ، مقدم بر ديگران معيوب گشته است ، براساس بررسي هاي دقيق در محل ، امكا ن پذير مي باشد .

رابطه ميان موقعيت قسمت معيوب با موقعيت قسمتهاي ديگر سيستم ، براي مثال رابطه موقعيت گسيختگي يك لوله با محل مشعل ها ودوده پاك كن ها ، از مراحل پراهميت بررسي هاي در محل است.

براي فرد بعمل آورنده بررسي هاي در محل ، همراه داشتن مجموعه اي متنوع از كيسه هاي پلاستيكي يا پاكتهاي كاغذي بمنظور قرار دادن نمونه ها ي معيوب در آن ، بطور معمول سودمند است.

تعيين هويت هر نمونه ، همراه با علامت گذاري موقعيت آن بر روي عكسها يا نقشه ها ، توصيه مي شود ، زيرا عضو معيوب بايد با حداقل تاخير ، تعمير وجايگزين شود تا سيستم بتواند به كار عادي باز گردد.

ضرورت راه اندازي مجدد سيستم بطور سريع ، اجتناب از تكرار بررسيهاي در محل را حكم مي نمايد ، لذا نخستين بررسي بايد كامل ود قيق انجام گيرد.

 

پيش بيني هاي ضروري در نمونه برداري:

بعلت بزرگي وموقعيت ثابت وپاره اي اوقات دور دستي واحد توليد نيرو ، بررسيهاي مفصل را بطور معمول نمي توان در محل انجام داد.

از اين رو ، بررسيها بايد بروي نمونه هاي منتخب از قطعات مصدوم انجام گيرند در نتيجه ، روشهاي مورد استفاده در جمع آوري نمونه ها جهت بررسي هاي آزمايشگاهي ، از بيشترين اهميت برخوردار هستند .

بعنوان مثال ، اگر صدمه ، شامل گسيختگي يك يا تعدادي بيشتر از لوله هاي بخار داغكن يا بخار زا باشد ، امكان تنزل كيفيت لوله هاي مجاور ، واقع تحت همان شرايط منجر به گسيختگي ، زياد است.بنابراين ، از لوله هاي سالم مجاور نيز بايد نمونه برداري شود تا ارزيابي مقدار وشدت خسارت ، امكان پذير گردد.

به هنگام انتخاب اندازه ومحل نمونه ها ، تاثير روش نمونه برداري را بايد در نظر داشت.در مقايسه با روش برش شعله اي  ، احتمال اينكه روشهاي مكانيكي نمونه برداري مانند بريدن ؛ اره كردن يا سوراخ كردن ساختمان بلوري فلز را تغيير دهند كمتر است.

روشهاي مكانيكي ، عليرغم ارجحيت ، بطور عام به كندي انجام مي گيرند وپاره اي اوقات بعلت عدم دسترسي ابزاربه نمونه مورد نظر به هيچ وجه قابل استفاده نمي باشد.

در اينصورت ، بكار بردن برش شعله اي ، تنها چاره معقول است.به هنگام استفاده از روش برش شعله اي در مقايسه با بكارگيري روش مكانيكي ، نمونه هاي بزرگتري مورد نياز است.و برش بايد دورتر از محل مورد نظر انجام گيرد.

 

در قطعات نيروگاههاي بخاري ، خرابي اغلب يا خوردگي همرا ه است .ليكن عامل موثر خوردگي ، همواره مشخص نيست .

 

در نتيجه ، جمع آوري وحفظ محصولات حاصل از خوردگي (بويژه رسوبات سست ؛ پوسته اي ، يا پودري )ممكن است حياتي باشند زيرا تجزيه شيميايي اين محصولات مي تواند در تشخيص علت عامل كليدي باشد.

 

علل عمده خرابي در تجهيزات توليد بخار:

  ديگ هاي بخار وانواع ديگر تجهيزات واحد بخار ي توليد نيرو ، در معرض انواع گوناگون خرابيهاي ، مشتمل بر يك يا چند مكانيزم ، واقعي مي باشند.برجسته ترين اين مكانيزمها عبارتند از :

خوردگي (شامل سايش وآبله گوني )

تحولات مكانيكي –محيطي (شامل ترك خوردگي حاصل از خوردگي تنشي وتخريب هيدروژني )

شكست(شامل شكست خاصل از خستگي ، شكست حاصل از خستگي ، حرارتي وگسيختگي تنشي )

و اعوجاج( بويژه اعوجاج هاي شامل انبساط گرمائي يا خزش ).

علل خرابي را بطور كلي مي توان بصورت نقايص طراحي ، نقايص ساخت ، بهره برداري نادرست (شامل تعميير ونگهداري نامناسب ) ، وعلل متفرقه ، طبقه بندي نمود.

از ميان علل عمومي فوق ، تنها بهره برداري نادرست(شامل اكثر موارد:ساخت بد ، مواد نامناسب ومعيوب )بطور توام در حدود75% از كل خرابيها را در دستگاه هاي توليد بخار ، تشكيل ميدهند.

اكثر خرابي هاي ديگ بخار ، در قطعات تحت فشار ، يعني لوله كاريها لوله كشي ها ، و مخازن تحت فشار تشكيل دهنده واحد مولد بخار ، پيش مي آيد .

بجز چند مورد استثنايي ، اكثر خرابي هاي قطعات تحت فشار ، به لوله هاي بطور نسبي كم قطر تشكيل دهنده سطوح گرمايشي واقع در درون حصار ديگ محدود مي شود.

برافروختگي (داغ شدن بيش از حد) علت اصلي خرابي در ديگهاي بخار مي باشد.

بعنوان مثال ، بررسي انجام گرفته توسط يكي از آزمايشگاهها ، حاوي 413 مورد تحقيق در طول 12 سال ، برافروختگي را علت201 مورد خرابي ، يا7/48% از كل خرابيهاي مورد بررسي نشان مي دهد.

خستگي وخستگي ناشي از خوردگي ، با تعداد89 مورد ، يعني 5/21% در رده بندي قرار دارد.

خوردگي ، خوردگي تنشي ، وشكنندگي هيدروژني ، در مجموع علت 68 مورد خرابي ، 5/16% از كل خرابيها را تشكيل مي دهد.

مواد معيوب يا نامناسب ، علت اكثر خرابيهاي باقي مانده (در جمع 3/13%) مي باشد.گرچه مواد معيوب را اغلب بعنوان عامل خرابي دستگاه عنوان مي كنند.

بررسي فوق نشان مي دهد كه از نظر آماري ، يكي از كم احتمال ترين علل خرابي در سيستمهاي دیگ بخار مي باشد.

 

مواد معيوب:

هميشه به مجرد وارد كار ساختن ، دستگاه ، باعث خرابي قطعه اي از آن نمي شود.

 

طراحي ديگ بخار :

 داراي خصلتي محافظه كارانه است

در نتيجه ، حتي ممكن است عيوبي بزرگ در بعضي از نقاط سيستم ، تا مدت زمان قابل توجهي ، بدون منجر شدن به خرابي كل سيستم ، در آن حاضر باشند.

با اين همه ، هدف روشهاي ساخت وتعمير بايد ارائه سيستم هاي عاري از عيب ونقص باشد.

 

در مثال زير ، نقصي در يك استوانه بخار بزرگ مربوط به يك ديگ بخار پرفشار ، بعلت عدم انجام بازرسي غير مخرب پس از عمليات حرارتي تنش گيري ، از نظر پنهان ماند.در نتيجه ، استوانه ، در حين يك آزمايش هيدرواستاتيك ، به تردي شكست .

بايد خاطر نشان ساخت كه اين ديگ براساس آيين نامه ديگ ومخزن تحت فشار ASME ساخته نشده بود .واز اينرو پاره اي از عمليات تصريح شده در آيين نامه مذكور (مانند پرتونگاري تمام اتصالات جوشي وآزمايش هيدرواستاتيك با آب در دماي حداقل21  0C ) انجام نگرفته بود.

مثال اول :شكست تردد استوانه يك ديگ بخار پرفشار ، ساخته شده از فولادmn-Cr-Mo-V در اثر وجود يك ترك پنهان

استوانه بخار 164تني يك ديگ پرفشار با قطر داخلي 5/5 فوت وطول كل74 فوت و9 اينچ ، در حين آزمايش هيدرواستاتيك ، به هنگام رسيدن به فشار3980 psi ، در اثر شكست تردد صدمه ديد دماي آب در طول آزمايش ، برابر 7  0C  (440 f) بوده است.

استوانه بخار ، در مقابل سه آزمايش هيدرواستاتيك پيشين ، هريك با فشار4163 psi ، مقاومت نموده بود.دماي آب در هر سه آزمايش ، در ظاهر بالاتر از 7  0C بوده است.در ضمن فشار طراحي ديگ بخار ، 2775 psi بوده است.

 

تاريخچه ساخت:

 استوانه بخار ، از ورق فولادي تابانده وسرد شكل يافته ، با محتواي Mn-Cr-Mo-V بضخامت5 9/16 اينچ ، ساخته شده بود.اين استوانه ، شامل 12 پوسته نيم استوانه اي و 2كله گي نيم كروي مي باشد تمام درزها –درزهاي طولي ، بدون پيش گرمايش ؛ و درزهاي محيطي با پيش گرمايش –توسط جوشكاري سرباره اي –برقي ، جوش گرديده بودند .

دو كله گي وشش حلقه استوانه اي ، پيش از آنكه توسط جوش محيطي ، به دو مجموعه فرعي تبديل شوند ، نرماليزه وسپس توسط روش فراصوتي ، بازرسي شده بودند.شيپوره اتصالات ديگر ، توسط جوش گوشه ، با استفاده از جوشكاري دستي وپيش گرمايش ، پس از تنش گيري وبازرسي فراصوتي دو استوانه ، كليه جوشها بوسيله روش ذره مغناطيسي بازرسي شده بودند .يك شيپوره مربوط به بهره رسان (پيش گرمكن آب ) وجوش متصل كننده جديد ، بازرسي گرديده وهيچگونه عيبي در آن يافت نشده بود .

سپس ، دو مجموعه فرعي ، پس از تنش گيري ، توسط جوش قوسي غوطه ور ، به يكديگر متصل گرديده واتصال نهايي ، پس از بازرسي بروش فراصوتي ، بطور موضعي تنش گيري شده بود.

نه پس از تنش گيري نهايي از دونيمه استوانه ، ونه پس از تنش گيري از جوش مجموعه نهايي ، هيچگونه بازرسي فراصوتي يا ذره مغناطيسي انجام نگرفته بود.

 بررسي:

 بازرسي عيني بلافاصله پس از خرابي ، نشان داد كه استوانه ، در يك انتها شكافته شده ، وبخشي بطول تقريبي16 فوت ، از بقيه استوانه جدا گرديده بود .

اين بخش از يك شكاف شروع ، كمي از حالت عمودي منحرف ، وبا عبور از عرض دريچه استوانه ، در نهايت به قلاب گير استوانه ختم گشته بود اين قلاب گير ، در زير حلقه شماره 5 ، در موقعيتي بفاصله حدودي يك چهارم طول حلقه ، از انتهاي صدمه ديده استوانه ، واقع مي باشد.

قسمت جدا شده در عريض ترين نقطه ، طول قوسي در حدود نصف پيرامون استوانه داشت.

 

بازرسي اوليه همچنين نشان داد كه ناحيه اي موضعي از مقطع شكستگي ، در كنار شيپوره بهره رسان در حلقه 6( شيپور ه اي كه تعويض گرديده بود) ، از اكسيدي سياه پوشيده شده است . آزمايشهاي مفصل از مقاطع شكستگي نشان داد كه اين ناحيه اكسيد شده ؛ مبدا اصلي شكست بوده است.

بررسيهاي خرد مقياس وكلان مقياس از ساختمان فلزي در مبدا ء ترك نشان دادند كه منشاء تركي عرض دانه اي واكسيد شده مربوط به راس جوش شيپوره ، ونه مربوط به جوش يك دستك مجاور آن مي باشد.

با اين وجود ، شكستگي ، نه در فصل مشترك ميان جوش شيپوره واستوانه بخار  ، كه در خود فلز استوانه بخار انتشار يافته بود.

گرچه در نهايت نتيجه گيري شد كه ترك اكسيد شده ، از زمان تنش گيري نهايي اين نيمه استوانه ، وجود داشته است ؛

مقطع شكستگي ، هيچگونه مدركي دال بر شروع نمو ترك فرو بحراني ، طي آزمايشهاي هيدرواستاتيك قبلي نشان نداد.

آزمايشهاي متعددكشش ، وسختي ؛ هم بر روي نمونه هاي تهيه شده از قسمت آزمايش هاي تنش گيري وتعويض شيپوره ، بمنظور ارزيابي تاثيرات ناشي از اين عمليات بر روي خرابي ، صورت پذيرفت.

 

این سری مطالب ادامه دارد...

google plus mboiler linkedin mboiler facebook mboiler