Ремонт и постановка жаровых и дымогарных труб

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Наиболее характерными повреждениями жаровых и дымогарных труб в процессе эксплуатации паровозов являются нарушение плотности соединения труб с решеткой, сопровождаемое течью воды из котла, обгорание и образование трещин у бортов, разрывы стенок по сварному шву, местный механический износ стенок, очаговые коррозионные повреждения металла стенок труб.

Нарушение плотности соединения труб с решеткой (рис. 89, а) происходит от неудовлетворительного ухода за котлом (резкое охлаждение) и от некачественного укрепления труб в отверстиях трубной решетки. При неудовлетворительном качестве ремонта течь может произойти при постановке труб с продольными сжимами, получающимися от неправильного обжатия задних концов труб, а также если отверстия в трубной решетке перед постановкой труб имели овальность свыше 0,5 мм для жаровых и 0,3 мм для дымогарных

Как устроен и работает паровоз

труб и от неплотного прижатия концов труб в отверстиях решетки вследствие недостаточного вальцевания.

Обгорание (рис. 89, б) и образование трещин у бортов труб, как правило, происходит из-за увеличенного выхода концов труб над поверхностью решетки, загрязнения водяной поверхности труб и решетки накипью, а также из-за применения при обчеканке бортов неисправных чеканок, когда выкружка в чеканке не имеет чертежного размера.

Трещины у бортов могут образовываться как при укреплении труб в решетке, так и в процессе эксплуатации паровоза. Они могут в начальный период не сопровождаться течью («сухие» трещины, рис. 89, в), но при распространении их от борта в завальцованную часть трубы сопровождаются течью. Чаще всего трещины у бортов труб возникают в результате нарушения технологии их отжига после холодного обжатия задних концов, от неравномерной раздачи трубы по всему периметру при отбортовке котельным молотком. Во время эксплуатации паровозов трещины у бортов образуются вследствие перегрева металла из-за загрязнения накипью концов труб.

Разрывы стенок труб происходят в процессе эксплуатации паровозов по сварным швам (рис. 90, а) из-за нарушения технологии приварки наконечника к трубе, неудовлетворительного обжатия концов, подреза стенки трубы за решеткой концами роликов вальцовки.

Местный механический износ стенок труб (рис. 90, б) происходит у задних концов в нижней их части на паровозах, оборудованных механическим углеподатчиком. Местный износ образуется от ударов несгоревших частиц твердого топлива о стенку трубы, уносимых вместе с газами с большой скоростью (до 146 м/с). Износ стенок в нижней части труб объясняется тем, что поток горящих газов из топки направлен под углом к плоскости задней трубной решетки.

Коррозионные повреждения металла стенок труб происходят от разъедания металла уходящими газами, когда топливо имеет значительные примеси серы. В этом случае стенки труб изнашиваются равномерно по всей поверхности. Износ стенок труб со стороны водяной поверхности происходит в большинстве случаев равномерно по всей поверхности, но имеют место очаговые коррозионные повреждения (рис. 90, в) из-за наличия в котловой воде хлористых солей и особенно хлористого магния. При работе котла хлористый магний, разлагаясь, образует соляную кислоту, которая разрушающе действует на металл стенок труб.

Борьба с повреждениями труб во всех случаях должна иметь главным образом предупредительный характер. Чтобы не допустить повреждения труб в процессе эксплуатации паровоза, необходимо регулярно производить внутрикотловую обработку воды, верхнюю и нижнюю продувки котла; не допускать резких охлаждений задней трубной решетки, особенно при чистке топки и перемещении паровоза с потухшей форсункой; тщательно очищать трубный узел при промывочном ремонте, в необходимых случаях с применением ингибированной кислоты, по установленной технологии.

Технологический процесс ремонта дымогарных и жаровых труб. В зависимости от технического состояния труб ремонтируют их без удаления из решеток и с удалением Первый способ применяют только при деповском ремонте паровозов в том случае, когда допущена течь труб. Процесс ремонта труб без удаления их из котла состоит из следующих основных операций: очистки поверхности задней решетки от загрязнения, удаления сварного валика у борта, уплотнения трубы в отверстии решетки вальцеванием, уплотнения борта трубы, обмывки решетки у поврежденной трубы с обтиркой и приварки борта трубы к решетке без наполнения котла водой, если поврежденные трубы расположены в разных местах решетки и число их не превышает 25. Ремонт труб в таком объеме может быть произведен в том случае, если в бортах нет трещин, заварка и зачеканка которых при всех видах ремонта не разрешается.

Процесс ремонта труб с удалением их из котла состоит из следующих основных операций: удаления труб из котла, ремонта, гидравлического испытания, постановки в котел и укрепления их в решетках.

Как устроен и работает паровоз

Рис 90 Повреждение стенок труб

а - разрыв по сварному шву, б - местный механический износ, а - очаговое корро

зионное повреждение

Удаление труб из котла по количеству производят в зависимости от вида ремонта паровоза и их технического состояния. Так, например, при деповском (подъемочном) ремонте, как правило, производят частичную выемку труб в различных местах (примерно 10-15 шт. дымогарных) для проверки состояния межтрубного пространства и наличия дефектов в них, а при заводском ремонте производят комплектную смену дымогарных и жаровых труб. Для ускорения процесса выемки жаровые трубы удаляют из котла через отверстия в передней решетке, а дымогарные - через отверстия для жаровых труб.

От накипи трубы очищают двумя основными способами, которые носят название «сухой» и «мокрой» очистки. Для «сухой» очистки применяют вращающиеся барабаны или всасывающие шестерни. Основным недостатком этого способа является значительная запыленность у рабочего места и шум в процессе очистки. Наибольшее распространение получил при выполнении этой операции «мокрый» способ, при котором исключается запыленность и уменьшается шум, так как процесс осуществляется в водяной ванне.

Для очистки труб от накипи указанным способом применяют металлические барабаны цилиндрической или шестигранной формы или бесконечные цепи, которые размещают в железобетонной ванне. После укладки труб в барабан или на цепи в количестве 50-70 дымогарных или 25-35 жаровых ванну заполняют водой и при помощи электродвигателя мощностью 5 кВт производят вращение. При этом трубы, перекатываясь, своей тяжестью обивают накипь с поверхности с одновременной обмывкой их водой. Очистка комплекта труб от накипи указанным способом продолжается в течение 2,5-3 ч, что зависит от толщины и плотности накипи.

Проверку технического состояния дымогарных и жаровых труб производят после очистки путем наружного осмотра и взвешивания (наружному осмотру в обязательном порядке подвергают каждую трубу). При заводском ремонте трубу при общем износе по массе свыше 20% или при наличии очаговой коррозии глубиной более 1 мм у жаровой и 0,5 мм у дымогарной бракуют. Трубы, имеющие местный механический износ или трещины на концах, разрешается допускать к ремонту с удалением дефектных мест отрезкой с последующей приваркой наконечников из новых труб. При подъемочном ремонте общий износ трубы допускается по массе не свыше 25%; при наличии на жаровых трубах очаговой коррозии глубиной от 1 до 2 мм разрешается наплавка выедин при условии, если площадь каждой выедины не превышает 4 см2 и расстояние между ними не менее 50 мм. При всех видах ремонта разрешается приварка наконечников из новых труб, при этом на отремонтированных трубах может быть при заводском ремонте не более двух сварных швов на поездных паровозах и не более трех на непоездных, а при деповском ремонте - соответственно не более трех и четырех сварных швов. Расстояние между сварными швами должно быть не менее 200 мм.

Если у трубы обнаружены трещины, рекомендуется произвести испытание металла на раздачу, обжатие или на отбортовку, сплющивание по установленной технологии. Дефектные концы и новые наконечники

отрезают дисковыми ножами, имеющими двустороннюю или одностороннюю заточку и без заточки. Основными недостатками применения дисковых ножей является образование прогиба трубы внутрь в месте реза и появление наплыва металла по сечению трубы. Широкое распространение для отрезка труб получили приспособления с резцом, которые, кроме отрезки, на торцах трубы делают фаску под углом 30-35° для производства сварочных работ.

При всех видах ремонта труб наращивание задних концов следует производить наконечниками из новых труб. Приварку наконечников к дымогарным и жаровым трубам производят газовой или контактной сваркой встык по методу оплавления на стыковых электросварочных машинах или полуавтоматом с применением электродной проволоки диаметром 1-3 мм под слоем флюса. У подготовленных к сварке наконечника и трубе наружные поверхности свариваемых концов должны быть зачищены до металлического блеска, не иметь заусенцев, иметь фаски под углом 30-35°, а торцовые поверхности перпендикулярны к оси трубы. Для приварки наконечника к трубе в специальном приспособлении в депо применяют в основном газовую сварку с присадкой сварочной стальной проволоки, а на заводах - контактную сварку на электросварочных машинах. При этом способе внутри трубы образуется у сварного шва наплыв металла (грат), который после сварки удаляют специальным пуансоном, когда металл еще находится в горячем состоянии. После удаления со сварных швов наплывов металла конец трубы отрезают по размеру фактического расстояния между трубными решетками с таким расчетом, чтобы труба при постановке в котел имела нормальный выход концов над поверхностями решеток.

При ремонте задних концов применяют одноступенчатое и двухступенчатое обжатие. Одноступенчатое обжатие производят только у дымогарных труб и в том случае, когда диаметр отверстия в решетке имеет незначительную разницу с наружным диаметром трубы, предназначенной к обжатию. При чертежных размерах отверстий и близких к ним, как правило, производят только двухступенчатое обжатие труб. Обжатие задних концов труб производят с предварительным нагревом и в холодном состоянии. Широкое распространение получил холодный способ обжатия, так как при этом устраняется лишняя операция - предварительный нагрев, а качество обжатия получается значительно лучше и с наименьшей затратой времени на процесс. Для холодного обжатия применяют различные приспособления и оборудование. Способ обжатия заключается в следующем: задний конец трубы укрепляют в специальных цилиндрических зажимах и на него напрессовывают матрицу, имеющую размеры первой ступени. При этом производят обильное смазывание обжимаемой поверхности для предупреждения задиров и смятия металла трубы. Затем матрицу спрессовывают и вновь напрессовывают матрицу меньших размеров для получения второй ступени обжатия. Наконечник считается годным для приварки, если обжатие соответствует по диаметру и длине требуемым размерам, а на обжатой поверхности отсутствуют риски, задиры и сжимы металла.

Раздачу концов труб по отверстиям в передней решетке производят с предварительным нагревом и в холодном состоянии. Наибольшее распространение получил холодный способ раздачи концов труб на специальном приспособлении при помощи пуансона. При чертежных размерах отверстий в решетке увеличение диаметра труб производят на 3 мм на длине 75 мм, а при разработанных отверстиях - по фактическим размерам отверстий в решетке. Операция раздачи считается выполненной удовлетворительно, если размеры раздачи по диаметру и длине соответствуют заданным, раздача имеет гладкую ровную цилиндрическую поверхность с отсутствием задиров и трещин.

Для снятия напряжения после обжатия концы труб нагревают в печи на длине 120-150 мм до температуры 650-750° С и погружают в предварительно подогретую песочную ванну, в которой они медленно охлаждаются до нормальной температуры (20-25° С). Искусственное охлаждение применять не разрешается. Нарушение технологии температурного режима отжига может привести к увеличению твердости металла наконечников и образованию трещин.

Качество ремонта каждой дымогарной и жаровой трубы проверяют на стенде гидравлическим прессом давлением 30 кгс/см2 в течение 2 - 3 мин с легким обстукиванием трубы слесарным молотком.

Для обеспечения нормального соединения труб в отверстиях решеток производят зачистку их концов до металлического блеска. Эту операцию выполняют различными приспособлениями, но лучшие результаты достигаются при применении приспособлений с дисковыми металлическими щетками, приводимыми в действие электродвигателем. Применение приспособлений с корундовыми камнями для указанных целей не разрешается.

Перед постановкой труб в котел производят ремонт трубных решеток в требуемом объеме. Каждое отверстие в решетке должно иметь цилиндрическую форму, острые кромки скруглены радиусом 2 мм, диаметр в пределах установленных допусков Овальность отверстия при всех видах ремонта для дымогарных труб не должна превышать более 0,3 мм, а для жаровых - не более 0,5 мм; конусность отверстий не допускается. После подготовки в отверстия задней решетки производят постановку прокладных колец из красной меди. Наружный диаметр кольца должен быть меньше диаметра отверстия не более чем на 0,5 мм, а его ширина - на 1-2 мм более толщины стенки решетки. Толщина стенки прокладного кольца для дымогарных труб колеблется в пределах 1,5-2,5 мм, а для жаровых-2-3 мм. В целях экономии цветных металлов разрешается использование прокладных колец, бывших в употреблении после отжига, если их толщина не менее 1,5 мм, и при отсутствии в них трещин. Кольца в отверстиях укрепляют вальцеванием с последующей отбортовкой со стороны водяной поверхности решетки. После укрепления торец кольца не должен доходить до огневой поверхности на 1 мм для обеспечения качественной приварки бортов труб к решетке, что проверяется шаблоном.

Трубы в котел ставят с таким расчетом, чтобы задние концы обязательно имели упор обжатой частью в решетку. Это необходимо для герметизации соединения. После постановки, нормальный выход концов труб над поверхностью задней решетки должен быть 6-8 мм для дымогарных и 7-9 мм для жаровых труб, что проверяется шаблоном. Концы труб из передней решетки могут выступать на 10-25 мм.

Трубы в решетках укрепляют вальцеванием при помощи роликовых вальцовок. В завальцованной части поверхности труб должны быть ровными, гладкими и иметь блестящий оттенок без наличия отслоений, плен, волнистости, рисок; переходы от вальцованной к не-вальцованной поверхности должны быть плавные, без подреза стенок. После отбортовки концов труб образование борта и плотное прижатие его к поверхности решетки производят при помощи пневматического молотка с постоянным перемещением чеканки по окружности. Высота борта у дымогарных труб должна быть в пределах 3-4 мм, у жаровых - 4-6 мм. Между решеткой и бортом трубы не должно быть пустот, борт по всему периметру должен плотно прилегать к поверхности решетки. При комплектной смене труб герметичность их соединений с решетками проверяют гидравлическим испытанием котловым давлением плюс 5 кгс/см2.

Приварку бортов труб к решетке (завершающаяся ремонтная операция) выполняют электродуговой сваркой электродами толщиной 3-4 мм для дымогарных и электродами толщиной 4-5 мм для жаровых труб. Приварку бортов можно производить после гидравлического испытания котла или после пробной обкатки паровоза с предварительной очисткой задней трубной решетки от загрязнений. Сварные швы у бортов труб должны быть плотными, не иметь раковин, резких наплывов и углублений; высота валика равна высоте борта трубы; подрез металла решетки и борта допускается не более 0,3 мм.

При ремонте дымогарных и жаровых труб не разрешается: смешанная постановка в котел новых и бывших в употреблении труб, заварка и зачеканка трещин труб и их бортов, постановка труб с не-соосно приваренными наконечниками, подвальцовка, чеканка приваренных труб и их проссеровка (ударная раздача). Подробно об этом смотрите в книге П. И. Смушкова «Ремонт дымогарных и жаровых труб паровозных котлов» (М., Трансжелдориздат, 1956).

⇐ | Ремонт цилиндрической части котла и передней решетки || Как устроен и работает паровоз || Освидетельствование и испытание котлов | ⇒