Diagnostyka Techniczna-Badania

Wytyczne UDT nr 1/2015

Dokument mający znaczący wpływ na wzrost bezpieczeństwa eksploatacyjnego w sektorze wytwarzania energii elektrycznej.

 Bezpieczeństwo eksploatacyjne głównych elementów bloków energetycznych pracujących w warunkach pełzania wysokotemperaturowego powinno stanowić dla wszystkich, którzy są związani ze sferą wytwarzania energii elektrycznej, nakaz poważnego zainteresowania. Szczególnie dotyczy tych, którzy eksploatują urządzenia przez długi okres. W polskich elektrowniach i elektrociepłowniach zawodowych większość bloków energetycznych opalanych jest węglem kamiennym i brunatnym, zaś czas ich eksploatacji przekracza w wielu przypadkach czas obliczeniowy. Ten stan pomimo budowy kilku nowoczesnych bloków energetycznych trwa również i obecnie.

 Prognoza zapotrzebowania na energię finalną w horyzoncie roku 2030 zakłada ok. 29% wzrost w stosunku

do 2006 roku [1]. Wzrost ten ma nastąpić głównie po 2020 roku. Prognoza przewiduje wzrost finalnego zapotrzebowania na energię elektryczną z 111 TWh w 2006 r. do 172 TWh w 2030 r., co daje odpowiedni wzrost zapotrzebowania na energię brutto (wewnętrzne zużycie energii brutto) z 151 TWh w 2006 r. do 217 TWh w 2030 r. Na przestrzeni lat 2006-2015 realizowane prace inwestycyjne w energetyce zawodowej w celu wzrostu podaży były bardzo powolne i mało efektywne. Dzięki budowie w niewielkim wymiarze jednostkowym kilku bloków energetycznych i modernizacji kilku starych bloków energetycznych szacunkowy wzrost energii brutto wyniósł zaledwie 7 %, z 151 TWh do 161,7 TWh.

Opisany stan, a także prognozy dotyczące wzrostu zapotrzebowania na energię nakładają obecnie poważne obowiązki i odpowiedzialność na elektrownie oraz elektrociepłownie, a także na zewnętrzną inspekcję techniczną urządzeń energetycznych. W realizacji tych obowiązków ogromnie pomocny udział mają wszystkie osoby prawne współpracujące z sektorem energetycznym, w tym między innymi jednostki naukowe, projektanci, specjaliści od oceny rzeczywistego stanu technicznego eksploatowanych ponad czas obliczeniowy urządzeń oraz producenci tych urządzeń.

Do czasu ukazania się wytycznych nr 1/2015 [2] wspomniane osoby prawne na lepszym lub niestety, gorszym poziomie obowiązki te wypełniały. Okres poprzedzający ukazanie się przedmiotowych wytycznych charakteryzował się brakiem formalnie zalecanych dla uczestników prac diagnostycznych procedur, zasad i kryteriów ocen. Z tego też powodu wyniki prac diagnostycznych realizowane przez różne zespoły pracownicze w wielu przypadkach nie były porównywalne. Z uwagi na komercyjny czynnik ujawniła się również konkurencja, która nie była oparta na merytorycznych podstawach (prawie każda firma może być „diagnostą”), a wyniki prac w wielu przypadkach zupełnie nie pomagały w podejmowaniu przez eksploatujących uzasadnionych decyzji inwestycyjnych. Stwierdzenie to można potraktować jako zbyt subiektywne, ale wokół nas jest wiele przykładów wykonanych prac diagnostycznych, które tak naprawdę niczemu nie służą, stanowią jedynie tak zwane „półkowe sprawozdania” i nie są wykorzystywane dla poprawy na przykład bezpieczeństwa eksploatacyjnego.

Wytyczne UDT 1/2015 są przeznaczone w pierwszym rzędzie dla inspektorów UDT; stanowią podstawę stawiania wymagań w zakresie przygotowania niezbędnego programu oraz zakresu badań i metod oceny stany materiału po długotrwałej eksploatacji. W rezultacie mają służyć określeniu obiektywnej przydatności do dalszej eksploatacji elementów konstrukcyjnych, zarówno przed, jak i po osiągnięciu obliczeniowego czasu pracy, a także w przypadku wystąpienia awarii związanej z nadmierną utratą trwałości eksploatacyjnej czy powstaniem nieciągłości materiału.

Z dniem ogłoszenia wytycznych kończy się czas szkodliwej „dowolności” w pracach diagnostycznych i nareszcie inspektorzy UDT różnych oddziałów będą stawiać jednakowo technicznie uzasadnione warunki badań i będą mieli prawdziwy, znaczący wpływ na bezpieczeństwo eksploatacyjne.

Ponieważ treści zawarte w wytycznych skierowane są do dobrze merytorycznie, a więc technicznie i naukowo przygotowanych diagnostów, naturalnie eliminują one „nikiforów”, których w tej branży jest niestety jeszcze dużo.

Skrót zasad diagnostyki eksploatacyjnej elementów kotłów i rurociągów zawartych w Wytycznych UDT 1/2015

W wytycznych w pierwszych rozdziałach wiele miejsca poświęcono definicjom, pojęciom oraz kwalifikacjom i podziałom elementów kotłowych a także rurociągowych. Informacje te są bardzo potrzebne, już choćby tylko dla jednoznacznego posługiwania się językiem technicznym w diagnostyce.

Dla mnie z wielu informacji tam ujętych jedna jest szczególnie ważna, ponieważ do tej pory traktowana była mar

ginalnie i była pomijana przez wszystkich uczestników rozstrzygających w sprawach modernizacyjno-remontowych. W wytycznych przedstawiono konieczność określania w diagnostyce technicznej, dla części pracujących w warunkach pełzania, tak zwanej podatności naprawczej tych części.

Jednoznacznie zapisano, że każda naprawa lub wymiana z wykorzystaniem technik spajania może być realizowana wyłącznie po przeprowadzeniu badań mikrostruktury i innych badań nieniszczących. Tylko pozytywne wyniki tych badań mogą być podstawą opracowania specjalistycznych instrukcji spajania i instrukcji kontroli.

Przedstawione algorytmy postępowania diagnostycznego, a także doboru metod badawczych i częstotliwość badań nakazują jednostkom badawczym wykorzystanie ich na etapie przygotowania konkretnego programu badań. Dla przykładu przedstawiam podane w wytycznych propozycje doboru metod badawczych i częstotliwość badań w trybie nadzoru standardowego dla głównych rurociągów parowych pracujących w warunkach pełzania – tabela 1. Wiele fragmentów opisanych zasad diagnostyki poświęcono wyborowi elementów i miejsc do badań. Każdy diagnosta lub eksploatujący wyroby pracujące w warunkach pełzania w proponowanym programie winien udowodnić słuszność wybranych elementów do badań.

Oprócz wyboru elementów do badań należy również rozstrzygnąć ich ilość w pierwszych i następnych kompleksowych badaniach – wytyczne udzielają ogólnych wskazówek w tym zakresie.

Generalnym wymaganiem stawianym w wytycznych 1/2015 firmom diagnostycznym i eksploatującym elementy kotłowe lub rurociągowe jest opracowanie planu badań i uzyskanie akceptacji w Urzędzie Dozoru Technicznego. Ten zapis jest znaczącym, formalnym pozytywnym krokiem służącym zwiększeniu bezpieczeństwa eksploatacyjnego w elektrowniach i elektrociepłowniach.

Element

Rodzaj badania

Pierwsze kompleksowe badania diagnostyczne (nieniszczące) wraz

z oceną możliwości dalszej pracy

Wizualne

Pomiar odkształceń

Pomiar grubości

Badanie twardości

Ultradźwiękowe

Magnetyczno-proszkowe

Strukturalne

/repliki matrycowe/

Odcinki proste

po 100 tys. h i następne wg wyników ocen

(w tym kontrola zamocowań

i spadków)

co 30 tys. h

– jeżeli elementy posiadają czopy pomiarowe

po

120 tys. h

co 60 tys. h

najpóźniej po 120 tys. h /dla czasu obliczeniowego 200 tys. h/; następne badania

w zależności od uzyskanych pierwotnych wyników

gdy to = 100 tys. h najpóźniej po 95 tys. h gdy to = 200 tys. h najpóźniej

po 190 tys. h

następne badania po czasie wg dokonanej oceny

Kolana, rozgałęźniki

po 100 tys. h i następne wg wyników ocen

w przypadku kolan jednorazowy pomiar owalizacji

po 120 tys. h

co 60 tys. h

co 30 tys. h

Złącza spawane

po 120 tys. h w strefach

wpływu ciepła

po 120 tys. h i następne wg wyników ocen

co 60 tys. h., a po 120 tys.

h co 30 tys. h

po 120 tys. h w strefach

wpływu ciepła

Pierwsze kompleksowe badania niszczące i wyznaczenie bezpiecznego czasu dalszej pracy (badania mikrostruktury na zgładach oraz właściwości mechanicznych, w tym skrócone próby pełzania)

gdy to = 100 tys. h – najpóźniej po 150 tys. h (lub wcześniej gdy uzyskano takie wskazania z badań nieniszczących)

gdy to = 200 tys. h – najpóźniej po 210 tys. h (lub wcześniej gdy uzyskano takie wskazania z badań nieniszczących)

następne badania w zależności od uzyskanych pierwotnych wyników

Tabela 1 Propozycja doboru metod i częstotliwości badań diagnostycznych

 

Oznaczenie próbki  

Kierunek poboru próbki  

Właściwości mechaniczne

 

Rp0,2

(Re)

MPa

Rm MPa 

A5

%

 

KCU2

J/cm2 (KCV)

 

HB 10/3000 

 

Rura bez szwu PN-74/ H-74252 N+O

g = 16-40 mm 

 wzdłużny

 min. 355

 490 - 690

 min. 20

 min. 90

(72 J)

 135-180

 poprzeczny

 min. 355

 490 - 690

 min. 18

 min. 60 ( 48 J )

 135-180

Próbki pobrane ze strefy ściskanej kolana

 wzdłużny

 326

 494

 28

 12,3 14,5 20,0 [J]

15,4 18,1 25,0 [KCV]

 161

 380

 533

 26

 12,3 12 14 [J]

15,4 15,0 17,5 [KCV]

 166

Próbki pobrane ze strefy obojętnej kolana

 wzdłużny

 382

 554

 28

12,0 28,0 15,0 [J]

15,0 35,0 18,75 [KCV]

 168

340

500

28,8

11,0 12,0 18,0 [J]

13,75 15,0 22,5 [KCV]

170

Próbki pobrane ze strefy rozciąganej kolana

wzdłużny

407

598

28

12,0 12,3 12,0 [J]

15,0 15,4 15,0 [KCV]

177

400

562

25

18,0 12,0 20,0 [J]

22,5 15,0 25,0 [KCV]

177

Próbki pobrane z prostki kolana

 wzdłużny

340

494

24

14,0 19,0 13,0

17,5 23,75 16,25

133-150

 356

 501

 23

 18,0 20,0 12,0

22,5 25,0 15,0

 155-170

 Tabela 2 Właściwości mechaniczne badanego kolana f 219×28 – 13HMF 

 

Temperatura badania udarności [°C]/wynik badania udarności Charpy [J]

100 °C (- 10 °C )

70 °C (- 10 °C )

50 °C (- 5 °C )

 

Próbki – strefa ściskanej kolana

180 144 98

średnia 140,7 [J]

 

44 38 40

średnia 40,7 [J]

Próbki – strefa rozciąganej kolana

 

58  97  67

średnia 74,4 [J]

55  28  32

średnia 38,3 [J]

 

Próbki – strefa obojętnej kolana

   

32  28  34

średnia 31,3 [J]

Próbki – prostka kolana

   

35  38 27

średnia 33,3 [J]

Tabela 3 Wyniki badań udarności – określenie progu kruchości kolana f 219×28 – 13HMF

Przykłady kilku działań diagnostycznych, które w świetle Wytycznych UDT 1/2015 zapewne będą ujednolicone

Kolana i łuki

Często jednym z zaleceń opartym wyłącznie na źle prowadzonych i interpretowanych wynikach badań nieniszczących jest nakaz usunięcia z instalacji rurociągowej „wadliwych” kolan. W wielu przypadkach decyzja ta jest wyłącznie asekuracyjna, za realizację, której decydent nie odpowiada.

Dodatkowo autor tej decyzji nie jest zainteresowany dalszymi szczegółowymi badaniami niszczącymi wyciętego kolana, które by ewentualnie potwierdziły jej słuszność i pozwoliły wypracować szczegółowe wnioski dla rurociągu, z którego pochodzi kolano. Takie postępowanie jednoznacznie wskazuje, że mamy do czynienia z nieodpowiedzialnym diagnostą. Program badawczy opracowany na podstawie wytycznych 1/2015 i zatwierdzony w UDT nie pozwoli na tak karygodne błędy.

Przykład

Kolano f 219 x 28, Rg = 1 400 mm, ze stali 13HMF, czas eksploatacji około 228 000 godzin przy średnich parametrach: temperatura t = 540 °C, ciśnienie p = 13,8 MPa. Uzasadnieniem usunięcia kolana z instalacji były ujawnione podczas kontrolnych badań negatywne wskaźniki owalizacji (4,8 %). Przeprowadzone przez autora niniejszego artykułu badania nieniszczące i krótkotrwałe niszczące próbek wyciętych z różnych miejsc kolana potwierdziły jego dobrą i odpowiednią do czasu oraz parametrów pracy jakość – tabele 2 i 3. Właściwości uzyskane podczas statycznej próby rozciągania w części giętej kolana, po tak długim czasie eksploatacji, są praktycznie zgodne z wymaganiami normy PN-74/H-74252. Energia łamania w temperaturze otoczenia próbek Charpy V (KCV) pobranych z badanych wycinków kolana jest niska, świadcząca o zgodnych z mechanizmem pełzania zmianach struktury w salach z gatunku 13HMF. Wszystkie otrzymane wyniki są niższe od wymagań normy, a także od umownego progu kruchości 27 J. Badania progu kruchości są zgodne z przewidywanymi. Badania strukturalne prowadzone z wykorzystaniem elektronowej mikroskopii skaningowej nie ujawniły nieodwracalnych wad – wyniki dla wszystkich odcinków pozytywne – rysunki 1 i 2. Wycięcie kolana było bezzasadne [3].

 

Rys. 1, 2 Struktura ferrytyczno-bainityczna, nieznaczny rozpad obszarów bainitycznych. Drobne wydzielenia po granicach ziarn. Wewnątrz ziarn ferrytu liczne bardzo drobne równomiernie rozmieszczone wydzielenia. Nie zaobserwowano zapoczątkowania procesów trwałego uszkodzenia budowy strukturalnej. Nie stwierdzono nieciągłości i mikropęknięć w strukturze. Obszary bainityczne: klasa 0/I wydzielenia: klasa a; procesy uszkodzenia: klasa 0. Stan materiału – klasa 1; stopień wyczerpania 0,2-0,3

 Zawory bezpieczeństwa

Wspólną, w wielu przypadkach negatywną, procedurą preferowaną przez nieświadomych tradycjonalistów jest kontrola i sprawdzanie nastaw ciśnień początku otwarcia zaworów bezpieczeństwa przez podnoszenie ciśnienia w zabezpieczanym naczyniu do ustalonej wartości zadziałania. Zasada ta, szczególnie w przypadku eksploatowanych przez wiele lat urządzeń zabezpieczanych, już tylko z przyczyn zagwarantowania bezpieczeństwa kontrolujących nie powinna i nie może być stosowana.

Autor przez wiele lat stara się przekonać do zmian tych złych i bardzo niebezpiecznych nawyków. Opracowane nowe bezpieczniejsze procedury nastaw ciśnień początku otwarcia zaworów zostały w niektórych elektrowniach i elektrociepłowniach wpisane do „Instrukcji eksploatacji kotłów”, alewwielusąbariery,którychniedasiępokonać.Pracezwiązane z „nowoczesną i bezpieczną” kontrolą działania oraz kontrolą (nastawą) ciśnień początku otwarcia prowadzone są przy ciśnieniu ruchowym (roboczym), czyli znacząco niższym od granicznego ciśnienia otwarcia zaworu. Podstawowym udogodnieniem wynikającym z tych nowych zasad jest eliminacja zagrożeń dla ludzi i urządzeń, a także uciążliwości, jakie mają miejsce przy tradycyjnych czynnościach kontrolnych.

 Przykład – kocioł OP 650

W obiegu pary pierwotnej – parametry walczaka: prob = 15,1 MPa, t= 347 °C, pdop = 16,2 MPa; parametry pary pierwotnej: prob = 13,5 MPa, t = 540 °C, pdop = 14,3 MPa. Przy kontroli nastaw ciśnień początku otwarcia zaworów walczakowych z zastosowaniem obecnych, tradycyjnych zasad, zachodzi bezwzględna konieczność wielokrotnego podnoszenia ciśnienia w walczaku do wartości ponad 16,2 MPa. W czasie tych operacji ciśnienie u wylotu pary pierwotnej wzrasta do wartości około 15 MPa i znacznie przekracza dopuszczalne [4].

 Stan ten niesie w sobie niekorzystne i niebezpieczne konsekwencje, szczególnie dla urządzeń zabezpieczanych długotrwale eksploatowanych w warunkach pełzania wyso- kotemperaturowego lub zmęczenia cieplno-mechanicznego.

Na wyraźne życzenie pracowników eksploatacji jednej z elektrowni eksploatującej kotły OP 650 zmuszeni byliśmy do wykonania prac związanych z nastawą ciśnień początku zaworów metodą tradycyjną. Elementy rurociągowe tego kotła pracowały dłużej niż czas obliczeniowy – ponad 200 000 godzin. Przy nastawie jednego z zaworów walczakowych nastąpiło pęknięcie odcinka rury w układzie pary świeżej. Szczęście – ewakuacja pracowników nastąpiła bez tragicznych konsekwencji, kocioł został awaryjnie odstawiony. Po wykonanym remoncie kotła prace związane z nastawą prowadzono już nową, znacznie bezpieczniejszą metodą. Już tylko z analizy opisanego przykładu „awarii” nie wolno stosować tradycyjnych metod kontroli ciśnień początku otwarcia. Wyniki badań właściwości mechanicznych stali długotrwale eksploatowanych w wymienionych warunkach potwierdzają proporcjonalne do czasu i obciążeń roboczych niebezpieczne obniżanie tych właściwości. 

Na rysunkach 4-6 informacyjnie (symbolicznie) pokazano urządzenia wykorzystywane podczas nastawy lub kontroli ciśnień początku otwarcia przy ciśnieniu roboczym (pr) czynnika. Minimalne ciśnienie w instalacji zabezpieczanej podczas nastaw zawarte jest w granicach 0,8 p - p .

 

Rys. 3 Bardzo niebezpieczna awaria przy nastawie ciśnień początku otwarcia zaworu bezpieczeństwa (zdjęcie po ewakuacji pracowników)

Rys. 5 Nastawa zaworu pełnoskokowego

 

Rys. 4 Nastawa zaworu bezpieczeństwa sterowanego

 

Rys. 6 Graficzne przedstawienie „bezpiecznej metody” nastaw ciśnień początku otwarcia zaworów

Inspektorzy UDT zatwierdzający „Instrukcje kontroli i nastaw zaworów bezpieczeństwa”, a także inspektorzy UDT uczestniczący w tych pracach, wykorzystując zapisy podane w wytycznych 1/2015, nie dopuszczą do występowaniu w praktyce niebezpiecznych metod postępowania.

Remontowe i naprawcze połączenia spawane

Jak wcześniej napisałem wytyczne UDT nr 1/2015 zawierają również bardzo ważne wymaganie, które musi być efektem prac diagnostycznych części maszyn pracujących długotrwale w warunkach pełzania. Wymaganie to nakazuje w przypadku zaleceń naprawczych lub remontowych określania dla tych części tak zwanej podatności naprawczej. Jeżeli więc diagnosta zaleca wykonanie prac spawalniczych, w których biorą udział części o zmienionej, zdegradowanej strukturze, to jego obowiązkiem jest udowodnienie, że prace takie można wykonać, opisanie ewentualnych negatywnych skutków dla przyszłej eksploatacji oraz przedstawienie specjalistycznych instrukcji spawania, obróbki cieplnej i instrukcji kontroli.

Poniżej przedstawiam przykłady, które pokazują negatywny wpływ procesów spawalniczych na obniżenie materiałowych wskaźników pełzaniowych stali i złączy spawanych wcześniej eksploatowanych.

Przykład

Wyniki badań strukturalnych, właściwości mechanicznych, a także skróconych prób pełzania materiału rodzimego (stal 10H2M) złącza warsztatowego i złącza naprawczego elementu konstrukcyjnego po eksploatacji w warunkach pełzania informują, że prace spawalnicze pogarszają wartości użytkowe elementów [5].

Badania pełzania wycinka rurociągu pary wtórnej prowadzono w jednopróbkowych sześciostanowiskowych maszynach do prób pełzania zaprojektowanych i wykonanych w Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach. Maszyny te posiadają układy dźwigniowe do zadawania obciążenia, a próbki są umieszczone w piecach grzewczych o stałej temperaturze zapewniających stałość poziomu temperatury badania na długości pomiarowej próbki i w czasie trwania próby z dokładnością do ± 1 stopnia przy temperaturze badania do 800 °C. Badania przeprowadzono na próbkach standardowych o stosunku l0/d0 = 10, długości pomiarowej l0 = 50mm i średnicy pomiarowej próbki d0 = 5mm, pobranych wzdłuż osi rury.

 

Rys. 7 Wyniki skróconych prób pełzania przedstawione w postaci zależności log tr = f(Tb ) dla stali 10H2M przy σb =55 MPa

 

Uzyskane wyniki badań skróconych prób pełzania prowadzonych przy stałym naprężeniu badania wynoszącym 55 MPa, zbliżonym do dotychczasowej eksploatacji oraz w stałej temperaturze badania dla każdej z prób w zakresie od 600 °C do 700 °C pokazano graficznie na rys. 7.

Wyznaczone wartości trwałości resztkowej i rozporządzalnej trwałości resztkowej odniesione do stanu materiału i jego stopnia wyczerpania zestawiono w tabeli 4.

Przeprowadzone badania materiału rurociągu pary wtórnej ze stali Cr-Mo oraz złączy spawanych wykazały, że długotrwała praca przez 215 000 godzin nie dyskwalifikuje materiału z dalszej bezpiecznej eksploatacji.

Wyznaczona trwałość resztkowa oraz rozporządzalna trwałość resztkowa materiału rodzimego jest o około 38% większa od trwałości obwodowego warsztatowego eksploatowanego złącza spawanego i o około 71% większa od trwałości

„nowego” złącza spawanego.

Materiały podstawowe (rodzime) „nowego” złącza spawanego, tak jak opisano wcześniej, pobrano z badanego odcinka rurociągu f 508 mm x 18 mm po eksploatacji przez czas około 215 000 godzin.

Ogólny wniosek wypływający z powyższych informacji jest taki, że procesy spawalnicze, w których biorą udział materiały po długiej eksploatacji w warunkach pełzania, a w których nie stwierdzono nieodwracalnych uszkodzeń pełzaniowych, wpływają niekorzystnie na mechaniczne właściwości pełzaniowe, a więc na okres dalszej bezpiecznej eksploatacji [6].

Oznaczenie

Przyjęte naprężenie robocze dalszej eksploatacji σr , MPa

Przyjęta temperatura dalszej eksploatacji Tr, °C

Oszacowana trwałość, godziny

resztkowa

rozporządzalna resztkowa

(bezpieczny czas dalszej pracy)

Materiał rurociągu

55

540

180 000

99 000

Obwodowe złącze spawane

55

540

130 000

71 000

„Nowe” obwodowe złącze spawane

55

540

105 000

58 000

Tabela 4 Wyznaczona na podstawie skróconych prób pełzania trwałość resztkowa i rozporządzalna trwałość resztkowa dla badanego materiału rurociągu pary wtórnej ze stali 10H2M oraz obwodowych złączy spawanych po długotrwałej eksploatacji w warunkach pełzania

Stosowanie procesów spawalniczych, w których materiałami podstawowymi są stale długotrwale eksploatowane w warunkach pełzania powinno być ograniczone do minimum [7]. Innym przykładem występującym w praktyce diagnostycznej jest podejmowanie decyzji o naprawie nieciągłości stwierdzonych badaniami penetracyjnymi, magnetyczno-proszkowymi lub ultradźwiękowymi. Podejmowanie takich decyzji dla części maszyn pracujących długotrwale w warunkach pełzania, bez oceny rzeczywistego stanu struktury, jest kardynalnym błędem. Jeżeli zaawansowanie procesu pełzania zbliża się do granicy II i III okresu lub mamy do czynienia ze strukturą charakterystyczną dla III okresu pełzania, każda naprawa poprzez spawanie stanowi „katastroficzne zagrożenie”.

  

Rys. 8, 9 i 10 Zniszczenia pełzaniowe złącza spawanego f 406 x 38 ze stali 13HMF – para świeża.

Rysunki nr 8, 9 i 10 przedstawiają strukturę stali 13HMF z pustkami pełzaniowymi i szczelinami (mikropęknięciami) międzykrystalicznymi, które ujawniły się w materiale rodzinym połączenia spawanego w miejscu pocienienia ścianek będących wynikiem mechanicznej kalibracji końcówek do spawania przed spawaniem montażowym. Struktura z takimi uszkodzeniami kwalifikuje się wg wytycznych UDT 1/2015 do klas B/4 – C/6 a stopień wyczerpania materiału 0,7-0,9, „naprawa” takich części jest niemożliwa, a poprzez spawanie grozi katastrofą.

Rys. 11 i 12 Zniszczenia pełzaniowe kolana f 323,9 x 38 ze stali 13HMF – para świeża.

Przykład

Na rysunkach 11 i 12 pokazano fragment prostki kolana ze stali 13HMF oraz przykładową strukturę całkowicie wyczerpaną pełzaniowo (klasa D/7, stopień wyczerpania 1,0). Wykryte początkowo metodami nieniszczącymi (bez badania stanu strukturalnego kolana) nieciągłości miały być naprawiane z wykorzystaniem technologii spawalniczej. Z tej błędnej propozycji, po przeprowadzonych szczegółowych badań ultradźwiękowych i strukturalnych z wykorzystaniem replik matrycowych, na szczęście nie skorzystano. Kolano zostało usunięte z instalacji, a w jego miejsce na podstawie szczegółowej dokumentacji konstrukcyjnej oraz instrukcji naprawy i kontroli, zamienione na nowy element rurociągowy.

Posumowanie

Odpowiedzialni specjaliści, zajmujący się zagadnieniami materiałowej diagnostyki elementów pracujących w warunkach pełzania wysokotemperaturowego, z zadowoleniem przyjęli opracowane przez Urząd Dozoru Technicznego wytyczne 1/2015.

Wydane przez UDT wytyczne 1/2015 – Zasady Diagnostyki i Oceny Trwałości Eksploatacyjnej Elementów Kotłów i Rurociągów Pracujących w Warunkach Pełzania stanowią podstawowy materiał nakazujący opracowywanie i zatwierdzanie przez UDT szczegółowych procedur diagnostycznych.

Wytyczne bardzo mocno kierunkują uczestników prac diagnostycznych na zagadnienia materiałowe, które w procesach pełzania wysokotemperaturowego są podstawowym elementem bezpieczeństwa eksploatacyjnego. Wytyczne są dedykowane do rzeczywistych specjalistów posiadających dużą wiedzę i doświadczenie. Uważam, że zawarte w wytycznych niektóre treści, zalecenia i kryteria oceny będą trudne do zrozumienia. Stąd wynika pozytywny skutek – eliminowanie z grona diagnostów tych, którzy prac tych nie powinni wykonywać.

Bardzo ważne dla bezpieczeństwa urządzeń i ludzi są niekiedy zalecane naprawcze prace spawalnicze materiałów po długotrwałej eksploatacji. Dzięki przestrzeganiu wytycznych 1/2015 prace te muszą być prowadzone profesjonalnie. Zalecający te prace musi, dla części pracujących w warunkach pełzania, przedstawić pozytywną opinię o podatność naprawczej tych części.

Należy mieć nadzieję, że wytyczne nr 1/2015 będą konsekwentnie wykorzystywane i przestrzegane przez wszystkich, którzy tymi zagadnieniami się zajmują.

Szczególną rolę mają inspektorzy Urzędu Dozoru Technicznego wszędzie tam, gdzie prowadzona jest przez nich inspekcja właściwej eksploatacji urządzeń technicznych, zapewniająca maksymalny poziom bezpieczeństwa.

 Literatura

[1] Popławski T.: Rynek Energii, luty 2014 r.

[2] Wytyczne Urzędu Dozoru Technicznego nr 1/2015: Zasady Diagnostyki i Oceny Trwałości Eksploatacyjnej Elementów Kotłów i Rurociągów Pracujących w Warunkach Pełzania, UDT, edycja 27.10.2015 r.

[3] Zieliński A., Jóźwik T.: Prace badawcze Spółki z o.o. TEDSPAW, Kielce 2014 r.

[4] Jóźwik T.: Zawory bezpieczeństwa sterowane – sprawdzanie działania i kontrola nastaw, Dozór Techniczny nr 2 (236) 2008 r.

[5] Jóźwik T., Malinowski M: Długotrwale eksploatowane rurociągi i armatura wysokoprężna – rola oceny technicznej w zabezpieczaniu podaży energii elektrycznej, Armatura i Rurociągi, kwartalnik techniczny, zeszyt 2/2016.

[6] Zieliński A., Jóźwik T.: Ocena trwałości eksploatacyjnej różnoimiennego naprawczego złącza spawanego stali 10H2M/13HMF, Spajanie 4(26)2014.

[7] Jóźwik T.: Stale do pracy w podwyższonych temperaturach Cr-Mo-V po długotrwałej eksploatacji – zagadnienia spawalności, Dozór Techniczny nr 3 (189) 2000 r.

 

 

Kontakt

tel: 41 346-47-35
kom: 533033322, 533033321, 533033320

Napisz do nas:

Nasz adres:

Diagnostyka Techniczna-Badania Spółka z o. o.

ul. Za Walcownią 2B
25–817 Kielce

Nasza druga lokalizacja:
Ul. Olszewskiego 6
25-663 Kielce