ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПРОДЛЕНИЮ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ
ПАРОВЫХ ТУРБИН СВЕРХ ПАРКОВОГО РЕСУРСА

УТВЕРЖДЕНА Приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 30.06.2003 г. N 274

Настоящая Инструкция (СО 153-34.17.440-2003) распространяется на паровые турбины, эксплуатирующиеся при температуре пара 450 °С и выше, и определяет порядок проведения работ при продлении срока их эксплуатации сверх паркового ресурса.

Термины и определения, применяемые в настоящей Инструкции, приведены в приложении А.

     1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая Инструкция определяет необходимые работы, их объем и последовательность, требуемые при оценке индивидуального ресурса основных элементов паровых турбин и продлении срока их эксплуатации сверх паркового ресурса, методы неразрушающего контроля и критерии надежности, общие требования к расчетной оценке остаточного ресурса этих элементов, ремонтные и режимные мероприятия по обеспечению надежной эксплуатации турбин по исчерпании индивидуального ресурса или при выявлении недопустимых дефектов в металле.

1.2. К основным элементам турбин, определяющим их ресурс, относятся цельнокованые роторы высокого и среднего давления и корпусные детали, работающие в цилиндрах с температурой пара на входе 450 °С и выше, при которой в металле протекают необратимые (без применения специальных ремонтных операций) изменения структуры и свойств и происходит накопление повреждений от ползучести и малоцикловой усталости.

1.3. При решении вопроса о продлении срока эксплуатации турбины сверх паркового ресурса выполняется следующий комплекс исследований:

1) анализ технической документации ТЭС по режимам эксплуатации турбины, повреждениям, заменам и восстановительным ремонтам основных элементов, результатам контроля металла основных элементов в течение всего срока их эксплуатации;

2) неразрушающий контроль металла основных элементов для выявления дефектов и экспериментальной оценки накопленной поврежденности;

3) исследование структуры и свойств металла основных элементов;

4) расчетная оценка напряженного состояния и остаточного ресурса роторов и корпусных деталей с учетом фактических данных о свойствах металла и режимах эксплуатации турбины.

Дополнительно рекомендуется проводить анализ документации завода - изготовителя турбины о свойствах металла элементов в исходном состоянии и индивидуальных особенностях их изготовления с учетом возможности отступления от требований проектной документации.

1.4. При положительных результатах всех перечисленных в п.1.3 настоящей Инструкции исследований, на основании заключений экспертных организаций, аккредитованных в установленном порядке, и с учетом мнения завода-изготовителя организация - владелец оборудования принимает решение о продлении срока эксплуатации турбины сверх паркового ресурса. Очередной комплекс исследований в объеме настоящей Инструкции проводится по исчерпании назначенного расчетного ресурса. В пределах этого срока контроль металла турбин проводится в соответствии с нормативными документами.

В случае если расчетный ресурс основных элементов оказывается исчерпанным, а неразрушающий контроль металла и исследование его структуры и свойств дали положительные результаты, турбина может эксплуатироваться с уменьшенными интервалами между обследованиями и дополнительным (если требуется) объемом контроля металла на срок, подтвержденный расчетными оценками времени живучести детали с дефектами.

По исчерпании индивидуального ресурса основных элементов (исчерпании расчетного ресурса при отрицательных результатах неразрушающего контроля и (или) исследования структуры и свойств металла) или при выявлении недопустимых дефектов в металле в пределах расчетного ресурса дальнейшая эксплуатация возможна при проведении восстановительных ремонтных и (или) режимных мероприятий, описанных в разделе 5 настоящей Инструкции.

1.5. В настоящей Инструкции описаны только те работы, которые непосредственно связаны с продлением ресурса основных элементов турбин. Остальные работы, связанные с контролем за состоянием роторов и корпусных деталей, выполняемые в период ремонтов турбин, регламентируются действующими техническими документами.

     2. НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ

     2.1. Цельнокованые роторы высокого и среднего давления

2.1.1. Высоконагруженными зонами цельнокованых роторов, в которых образование эксплуатационных трещин наиболее вероятно, являются:

- осевой канал;

- обода дисков первых двух наиболее высокотемпературных ступеней;

- галтели дисков первых двух наиболее высокотемпературных ступеней;

- разгрузочные отверстия дисков первых двух наиболее высокотемпературных ступеней;

- тепловые канавки концевых, диафрагменных и промежуточных уплотнений, расположенных в зоне ротора с температурой металла выше 400 °С.

2.1.2. Контроль металла в районе осевого канала включает:

- визуальный осмотр поверхности канала, зачищенной от окалины, для оценки качества зачистки поверхности, выявления уступов, технологических выборок, рисок, коррозионных повреждений и других видимых дефектов поверхности (порядок проведения визуального осмотра поверхности осевого канала приведен в приложении Б);

- магнитопорошковую дефектоскопию (порядок проведения магнитопорошковой дефектоскопии поверхности осевого канала ротора приведен в приложении В) или вихретоковый контроль (в приложении Г приведены методические рекомендации по вихретоковому контролю поверхности осевого канала цельнокованого ротора), или ультразвуковой контроль (в приложении Д приведены методические рекомендации по ультразвуковому контролю цельнокованых роторов паровых турбин со стороны осевого канала), контроль поверхностными волнами для выявления поверхностных эксплуатационных или металлургических дефектов;

- ультразвуковой контроль объемными волнами для выявления скрытых дефектов различной ориентации в объеме поковки ротора (в приложении Д приведены методические рекомендации по ультразвуковому контролю цельнокованых роторов паровых турбин со стороны осевого канала).

Примечание - В том случае, если ультразвуковой контроль ротора проводился после 100 тыс. ч эксплуатации и недопустимых дефектов при этом выявлено не было, повторный контроль ротора этим методом по исчерпании паркового ресурса допускается не проводить;

- (факультативно) измерение остаточной деформации ползучести для оценки величины накопленной поврежденности в металле (в приложении Е приведены методические рекомендации по измерению остаточной деформации ползучести ротора со стороны осевого канала).

Примечание - Данный метод не применяется для контроля роторов производства НПО "ТУРБОАТОМ", роторов с уступами или выборками на поверхности осевого канала, препятствующими проведению измерения накопленной деформации ползучести.

2.1.3. Последовательность проведения операций по контролю ротора со стороны осевого канала следующая:

- ротор устанавливается на козлах в доступном для контроля месте на высоте, удобной для визуального осмотра канала (1,0-1,5 м) со свободным доступом к обоим концам (4-5 м с каждого конца);

- снимается автомат безопасности и удаляются пробки, закрывающие с двух сторон осевой канал.

Примечание - При невозможности удаления пробок их высверливают;

- из осевого канала удаляются частицы металла, стружка, масло и пр. Поверхность канала протирают ветошью, обдувают сжатым воздухом, обезжиривают ацетоном или другим растворителем;

- проводится предварительный визуальный осмотр поверхности для выявления уступов, выборок и пр.;

- проводится измерение остаточной деформации ползучести (где эта операция запланирована);

- с помощью хонинговальной головки производятся удаление окалины и обработка поверхности до шероховатости =10 мкм по действующим нормативным документам, обдувка ее сжатым воздухом и обезжиривание ацетоном или другим растворителем;

- проводится визуальный осмотр поверхности для оценки ее качества и выявления видимых дефектов;

- осуществляется контроль для выявления поверхностных дефектов методами магнитопорошковой или вихретоковой, или ультразвуковой дефектоскопии поверхностными волнами;

- при необходимости производится фотографирование выявленных дефектов (в приложении Ж приведен порядок фотографирования дефектов на поверхности осевого канала ротора);

- проводится ультразвуковой контроль металла ротора для выявления скрытых дефектов в объеме поковки;

- для получения исходных данных для последующих замеров проводится повторное измерение диаметра канала по методике, описанной в приложении Е.

2.1.4. Контроль ободов дисков проводится с разлопачиванием одного пакета с замковой лопаткой каждого замкового соединения первых двух ступеней с последующим контролем металла в зонах концентрации напряжений методами магнитопорошковой или вихретоковой, или цветной дефектоскопии.

Контроль ободов дисков с Т-образным пазом под хвостовики лопаток допускается проводить методом ультразвуковой дефектоскопии без разлопачивания (в приложении И приведены методические рекомендации по ультразвуковому контролю Т-образных лопаточных пазов ободов дисков без разлопачивания).

Допускается не производить разлопачивание грибовидных ободов при зазоре между буртом диска и нижней кромкой хвостовика, не превышающем 0,2 мм, и равномерном его распределении по всей окружности обода. При появлении зазоров, превышающих это значение по всей окружности или в локально ограниченных зонах, вопрос о необходимости разлопачивания обода согласовывается с заводом - изготовителем турбины.

2.1.5. Контроль галтелей дисков и тепловых канавок (где они имеются) проводится методами магнитопорошковой, или цветной, или ультразвуковой (в приложении К приведены методические рекомендации по ультразвуковому контролю цельнокованых роторов паровых турбин на наличие поперечных трещин на наружной поверхности), или вихретоковой дефектоскопии (в приложении Л приведены методические рекомендации по вихретоковому контролю тепловых канавок и радиусных переходов на наружной поверхности роторов). Вихретоковый контроль допускается проводить по незачищенной от окалины поверхности металла.

     2.2. Литые корпусные детали

2.2.1. Контроль поверхности корпусных деталей турбин осуществляется в соответствии с формулярами контроля сплошности. В случае отсутствия формуляров контролю подвергаются все радиусные переходы на наружной поверхности и доступные радиусные переходы на внутренней поверхности.

Наиболее вероятными местами появления трещин являются:

- паровпускные и пароотводящие патрубки;

- радиусные переходы на наружной и внутренней поверхностях клапанов;

- кольцевая (для верха и низа цилиндра) зона перед сопловыми коробками;

- кольцевая (для верха и низа цилиндра) зона под сопловыми коробками;

- углы расточек под диафрагмы и обоймы;

- поверхность фланцевого разъема и шпилечных отверстий;

- улитки паровпуска и выхлопа цилиндров;

- дренажные отверстия и зоны патрубков отбора;

- патрубки подвода пара к концевым уплотнениям ротора.

2.2.2. Контроль металла корпусной детали включает:

- визуальный осмотр поверхности, зачищенной от окалины;

- магнитопорошковый или вихретоковый контроль (в приложении М приведены дефектоскопические методы контроля корпусов турбин в процессе эксплуатации); при наличии ремонтных заварок - травление;

- ультразвуковой контроль объемными волнами для определения толщины стенки детали и выявления объемных металлургических дефектов в зоне обнаруженных трещин;

- измерение глубины обнаруженных трещин различными методами (в приложении Н приведен порядок измерения глубины трещин в корпусах турбин).

2.2.3. Результаты контроля оформляются в виде формуляра детали, на котором условным цветом отмечаются места расположения дефектов, обнаруженных при каждом капитальном ремонте. Одновременно указываются год осмотра, исходные размеры дефекта, размеры выборки, принятое решение по ремонту (выбран, подварен, закернен, засверлен и т.д.) и толщина стенки в трещиноватой зоне.

     3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СТАЛИ

     3.1. Цельнокованые роторы высокого и среднего давления

3.1.1. Для оценки степени структурных превращений, прошедших в металле ротора в процессе его эксплуатации, а также для выбора необходимых для определения расчетного ресурса ротора комплекса служебных свойств стали проводятся исследование структуры и измерение твердости металла наиболее высокотемпературной зоны ротора - обода или полотна диска первой по ходу пара ступени (в приложении П приведен порядок исследования микроструктуры и твердости металла роторов). Для сравнительного анализа аналогичные исследования проводятся на металле наиболее низкотемпературной цельнокованой части ротора в аналогичных зонах.

3.1.2. При решении вопроса о допуске в эксплуатацию ротора, содержащего дефекты или выработавшего свой индивидуальный ресурс, количество исследуемых зон и объем исследования структуры и свойств металла могут быть увеличены по согласованию с экспертной организацией, аккредитованной в установленном порядке.

     3.2. Литые корпусные детали

3.2.1. Исследование структуры и свойств металла корпусов проводится преимущественно на вырезанных механическим способом образцах из наиболее высокотемпературных зон корпуса по специальным эскизам экспертной организации для оценки основных механических характеристик, определяющих надежность детали и позволяющих прогнозировать ее ресурс. Вырезка детали не должна снижать ресурс детали.

3.2.2. Дополнительно к вырезкам по эскизам рекомендуется производить отбор спилов в местах образования трещин. В связи с неоднородностью литой детали минимальное поперечное сечение спила не должно быть меньше 20 мм. В связи с малыми размерами пробы результатами могут быть оценочные значения величин, полученные на малых единичных образцах, или с помощью корреляционных соотношений путем анализа структуры, твердости, кратковременных механических свойств и химического состава. Целью исследования являются определение или приближенная оценка следующих механических характеристик и параметров микроструктуры:

- механические свойства на растяжение (1-2 образца);

- доля вязкой составляющей в изломах образцов при ударных испытаниях (1-2 образца);

- критическое раскрытие при рабочей температуре (1-2 образца);

- твердость при комнатной и рабочей температуре;

- сведения о структурных составляющих, состоянии карбидной фазы, размере зерна, наличии пор ползучести;

- характеристики длительной прочности (1-2 образца);

- характеристики циклической и статической трещиностойкости (1-2 образца).