3. Ремонт корпусов

Ремонт корпусов аппаратов выполняют ручной электродуговой сваркой (наплавкой), а также автоматической и полуавтома­тической сваркой при обеспечении условий производства и ка­чества сварного соединения согласно ОСТ 26-291—79, РТМ 26-27—70, РТМ 26-168—73, РТМ 26-320—79.

Таблица 7.2. Режимы предварительного и сопутствующего подогрева при сварке сталей

Марка стали	Толщина стенки, мм	Режим подогрева
		температура, °С	скорость, °С/ч, не бо­лее	перепад тем­ператур по толщине, °С/мм, не более
Ст. Зсс; Ст. Зсп; Ст.ЗГпс; 20К; 22К	>36	100—150	200	1,5-2.0
16ГС; 09Г2С	>36	150—200	200 60—100	1,5-2,0
12МХ; 12ХМ; 15ХМ	Независимо	200—250		1,2-1,8
Х18Н10Т, ОХ18Н10Т, Х17Н13М2Т	Без подогрева

Таблица 7.3. Температура окружающего воздуха и условия выполнения сварки

Материал корпуса	Толщина стенки корпуса, мм
	до 16 включительно	свыше 16
Углеродистая сталь, содержащая ме­нее 0,24% углерода; низколегирован­ные марганцовистые и кремииймарганцовистые стали и основной слои из этих сталей в двухслойной стали (Ст.Зсп, 16ГС, 09Г2С, 15К, 20К)	От 0 до –20°С сварка без подо­грева	От 0 до –20°С сварка с подогре­вом до 100—200 °С
Низколегированные хромомолибденовые стали и основной слой из этих сталей в двухслойной стали (12ХМ, 12МХ, 15ХМ)	От 0 до –10 °С сварка с подогревом до 250—350 °С
Высоколегированные хромомолибденовые и хромоникелевые стали аустенитного класса и плакирующий слой из этих сталей в двухслойной стали (Х18Н10Т, ОХ18Н10Т, Х17Н13М2Т)	От 0 до –10 °С сварка без предва­рительного подогрева. От –11 до –20 °С сварка с предва­рительным подогревом до 100-200 °С

При ремонте корпусов сварные швы должны обеспечивать требуемую прочность и быть доступными для контроля. В го­ризонтальных сосудах и аппаратах, нижняя часть которых ма­ло доступна для осмотра, продольные сварные швы не реко­мендуется располагать в нижней части корпуса в пределах центрального угла, равного 140°.

Сварные швы должны располагаться вне опор корпуса. При попадании сварного шва на опору он должен быть проверен в объеме 100% ультразвуковым или радиационным методом кон­троля на отсутствие дефектов.

Не допускается пересечения сварных швов, выполняемых при ремонте ручной дуговой сваркой.

Сварные швы должны быть смещены по отношению друг к другу на величину, рав­ную трехкратной толщине стенки корпуса, но не менее чем на 100 мм. Сварные швы корпусов сосудов и аппаратов, подверга­ющихся термообработке, допускается пересекать сварными швами, выполняемыми при ремонте.

Допускается пересечение сварных швов, выполняемых авто­матической или электрошлаковой сваркой при ремонте корпу­сов сосудов и аппаратов, работающих при давлении до 1,6 МПа и температуре до 400 °С, при условии 100%-ного просвечива­ния или ультразвуковой дефектоскопии мест пересечения швов.

Перед ремонтной сваркой или наплавкой производят конт­роль подготовленной поверхности на отсутствие дефектов.

При установке на корпусах «латок», замене листов, обеча­ек и днищ подготовку кромок под сварку рекомендуется про­водить согласно требованиям чертежа (паспорта) на корпус или по типу соединений, приведенных в ГОСТ 5264—80 или ОТУ—79.

При выборе других типов соединений рекомендуется делать V-образную подготовку кромок при толщине стенки 30 мм и менее и Х-образную — при толщине не более 30 мм.

При многослойной ремонтной сварке рекомендуются четыре способа выполнения ниточных швов «па проход» по всей дли­не: последовательное наложение каждого слоя при толщине свариваемого металла до 20 мм; способ «горка» (рис. 7.4,а); «каскадный» способ (рис. 7.4,б); обратноступенчатый (рис. 7.4,в).

Три последних способа применяют при сварке металла тол­щиной более 20 мм. При многослойной сварке особенно тща­тельно следует выполнить первый слой в корне шва, так как провар корня определяет прочность всего многослойного шва.

Однопроходную сварку стыковых коротких швов длиной 250-300 мм выполняют «на проход», средних швов длиной 300-1000 мм — от середины к концам или обратноступенчатым способом, длинных швов длиной более 1000 мм — обратноступенчатым способом. Длину ступени при сварке обратноступенчатым способом принимают равной 200-250 мм. Число проходов в одном слое шва по ширине следует при­нимать с учетом ширины разделки: при ширине менее 12 мм слои рекомендуется выполнять в один проход, при увеличении ширины число проходов, выполняемых ниточными швами, со­ответственно увеличивается.

Последовательность наложения проходов по сечению шва устанавливают с учетом технологической последовательности сборки и сварки. Наиболее рациональная последовательность при V-образной и Х-образной разделке приведена на рис. 7.5. При двухсторонней сварке стыковых швов сначала удаляют корень первого шва, а затем выполняют шов с обратной сто­роны.

Рис. 7.4. Способы выполнения сварных швов:

а — «горка»; б — «каскад»; в — обратноступенчатый

Рис. 7 5. Последовательность выполнения швов

а – однослойный однопроходный; б — многослойный; в — многопроходный ниточный; г – многопроходный ниточный декоративный; д — многослойный многопроходный

В двухслойных сталях в первую очередь сваривают основ­ной слой, а затем плакирующий. При сварке основного слоя недопустимо перемешивание металла шва, выполняемого ма­лоуглеродистыми электродами, с высоколегированным метал­лом коррозионностойкого слоя, так как это приводит к появ­лению трещин.

При ремонте сваркой и наплавкой сосудов и аппаратов, ра­ботающих в водородсодержащих средах, подготовленные под сварку кромки рекомендуется подогреть до 400 °С (для удале­ния водорода), а затем охладить до температуры, при которой рекомендуется проводить сварку.

Ремонт дефектных участков наплавкой проводят в два и более слоев. Первый слой рекомендуется выполнять валиками, расположенными перпендикулярно оси корпуса; каждый после­дующий слой должен перекрывать предыдущий на 1/3 ширины.

Наплавку плакирующего покрытия двухслойной стали можно проводить в один или в два слоя. Для меньшего рас­плавления основного металла наплавку плакирующего слоя следует вести короткой дугой при минимальном токе. Кратеры необходимо тщательно заплавлять. Однослойную наплавку в один проход выполняют в том случае, когда к наплавленному металлу не предъявляются требования стойкости против межкристаллитной коррозии; наплавку в два слоя выполняют в случае, если такие требования предъявляются. При этом пер­вый слой является переходным.

При ремонтной сварке или наплавке корпусов сосудов и ап­паратов из углеродистых и легированных сталей сварочный ток рекомендуется выбирать по табл. 7.4, а температуру предварительного и сопутствующего подогрева (в случае необходимо­сти) — по табл. 7.2. При сварке высоколегированных аустенитных сталей типа Х18Н10Т и Х17Н13М2Т перед наложением последующего шва предыдущий рекомендуется охладить до температуры ниже 100 °С.

Прихватку стыков электродами диаметром 3 мм выполняют сварщики, осуществляющие весь процесс сварки. Каждую при­хватку необходимо проконтролировать путем внешнего осмот­ра. К качеству прихваток предъявляют те же требования, что и к качеству основного шва. Дефектные прихватки полностью удаляют механическим способом (шлифовальным кругом). Вновь выполненные прихватки контролируют осмотром.

При сварке стыков, собранных на прихватах, особенно тща­тельно следует выполнять корень шва.

В связи с тем, что прихватки являются очагами возможных дефектов (трещин, пор и т.п.), необходимо обеспечить полный переплав металла прихваток и зоны основного металла вокруг прихваток. Для этого подбирают соответствующее сечение при­хваток, либо удаляют излишнюю часть металла прихваток ме­ханическим способом (шлифовальным кругом).

Все сварные швы подлежат клеймению, позволяющему уста­новить сварщика, выполнявшего эти швы. Клеймо наносят на расстоянии 20-50 мм от кромки сварного шва с наружной сто­роны. У продольных швов клеймо должно находиться в начале и в конце шва на расстоянии 100 мм от кольцевого шва. Для кольцевого шва клеймо должно выбиваться в месте пересече­ния кольцевого шва с продольным и далее через каждые два метра, но при этом должно быть не менее трех клейм на каж­дом шве. Если шов с наружной и внутренней сторон заварива­ют разные сварщики, клеймо ставят только с наружной сторо­ны через дробь. При длине шва менее 400 мм наносят одно клеймо.

Клеймо наносят стандартным штифтом на корпусе с толщиной стенки 6 мм и более. Ставить клеймо наплавкой запреща­ется.

Исправление трещин, коррозии и эрозии.

Дефектное место следует зачистить металлической щеткой и шлифовальной ма­шинкой на расстоянии не менее 50 мм на сторону. Концы тре­щин засверлить сверлом D=6-12 мм на 2-3 мм более глуби­ны трещины. Выбрать дефект до полного удаления и подгото­вить кромки под сварку. При этом трещины глубиной до 1/2S корпуса выбирают до получения V-образных кромок под углом 50-60°; трещины глубиной более 1/2S и сквозные выбирают до получения V-образных или Х-образных кромок в зависимости от толщины стенки корпуса; участки, пораженные коррозией, эрозией и с расслоением металла, удаляют с учетом обеспече­ния полного провара во всех местах.

В корпусах из двухслойных сталей протравить подготовлен­ные под заварку кромки раствором медного купороса для оп­ределения границ основного и плакирующего слоев.

Заварить подготовленную поверхность. При этом однослой­ный металл варить на 3-5 мм выше поверхности корпуса; в корпусах из двухслойного металла заварить основной слой, не доходя до плакирующего 2-3 мм; плакирующий слой варить на 2-3 мм выше поверхности корпуса.

Необходимость в термической обработке и режимы обра­ботки определяют в зависимости от материала и толщины стен­ки корпуса.

Исправленное место зачищают шлифовальной машинкой за­подлицо с поверхностью корпуса. Качество сварного соедине­ния следует проконтролировать одним из неразрушающих ме­тодов контроля.

Замена дефектных участков. Дефекты корпусов (гофры, вмятины, выпучины, гнездообразные трещины, коррозия и эро­зия сверх допустимых пределов) устраняют заменой листа, обечайки, днища или установкой «латки» из того же металла.

Для удобства демонтажа и монтажа внутренних устройств-корпусов допускается в определенных местах вырезка монтаж­ных окон с последующей заваркой.

«Латку» формируют по кривизне радиусом, на 10% мень­шим, чем радиус корпуса, и вваривают встык заподлицо с ос­новным металлом. Углы «латки» должны быть скруглены; ра­диус скругления R=50 мм.

Замену обечайки или днища проводят по индивидуальной технологии. Дефектные обечайки заменяют целой обечайкой или полистно. При полистовой смене каждый лист должен быть свальцован радиусом, равным радиусу корпуса. Длина выреза­емого участка должна быть не более 1/5 длины окружности корпуса.

При вырезке участков более 1/5 длины окружности корпуса полистовую смену обечаек вертикальных корпусов проводят с установкой укрепляющих стоек.

Дефектные днища корпусов при невозможности их исправ­ления на месте заменяют новыми.

После сборки и сварки в результате замены обечаек или днищ корпуса сосудов и аппаратов должны удовлетворять сле­дующим требованиям: отклонение по длине сосуда или аппа­рата не должно превышать 0,3% номинальной длины корпуса, но не более ±75 мм; не прямолинейность корпуса не должна выходить за пределы 2 мм на длине 1 м, а по всей длине кор­пуса — за пределы 20 мм при длине корпуса 10 м и за пределы 30 мм — при длине корпуса более 10 м.

Замена штуцеров. Штуцера подлежат замене при следую­щих дефектах: трещинах всех видов и направлений; коррозии и эрозии; расслоении металла.

Замену штуцеров выполняют установкой нового штуцера с заменой укрепляющего кольца или же без замены укрепляю­щего кольца.

Новый штуцер должен изготовляться в условиях ремонтно­го цеха с соблюдением требований стандартов и нормативно-технической документации на изготовление штуцеров.

Если после дефектного штуцера отверстие в корпусе получи­лось овальной формы или большего диаметра, чем требуется, допускается местная наплавка кромки отверстия или наплавка на наружной поверхности штуцера с выполнением следующих требований:

а) в зависимости от толщины стенки и материала корпуса я штуцера определяют необходимость предварительного и со­путствующего подогрева и последующей термообработки;

б) наплавку проводят кольцевыми валиками с перекрытием 1/3 ширины каждого;

в) наплавка должна быть многослойной с послойным визу­альным контролем; однослойная наплавка не допускается;

г) толщина наплавленного слоя как на корпусе, так и на штуцере после наплавки должна быть не более 10 мм, а после механической обработки — не более 8 мм; ширина наплавленно­го слоя по образующей штуцера должна быть больше суммар­ной толщины стенки корпуса и укрепляющего кольца на 15-20 мм;

д) наплавленную поверхность следует обработать и прокон­тролировать неразрушающими методами на отсутствие трещин.

Плотность приварки колец к патрубкам штуцеров проверя­ют через контрольные отверстия гидро- или пневмоиспытанием давлением 0,4-0,6 МПа с обмыливанием швов внутри и снаружи аппарата.

Замена дефектного штуцера с укрепляющим кольцом. В за­висимости от материала и толщины стенки корпуса и штуцера определяют необходимость предварительного и сопутствующе­го подогрева при удалении дефектного штуцера и вварке но­вого.

Штуцер отрезают огневым способом на расстоянии 10-12 мм от поверхности укрепляющего кольца. Огневым спосо­бом удаляют оставшуюся часть штуцера и шов приварки укреп­ляющего кольца к корпусу. Снимают укрепляющее кольцо и зачищают корпус от остатков шва абразивным кругом. Огне­вым способом подготавливают кромки отверстия под новый штуцер. При получении отверстия большего диаметра или не­правильной формы следует выполнить наплавку.

Новый штуцер устанавливают в отверстие и прихватывают к корпусу; число прихваток должно быть не менее трех с наи­большим расстоянием между ними 200-250 мм.

Штуцер приваривают к корпусу, зачищают корень шва и выполняют подварку шва при V-образной разделке. При Х-образной разделке вторую половину заваривают после зачистки корня первого шва.

Готовый шов подвергают контролю ультразвуковым мето­дом или проникающей радиацией.

В случае двухслойного металла штуцер приваривают к кор­пусу в следующем порядке: приваривают штуцер к основному металлу корпуса, зачищают корень шва и выполняют его под-варку; наплавляют плакирующий слой; качество сварки конт­ролируют ультразвуковым методом или проникающей радиа­цией.

Устанавливают на корпус укрепляющее кольцо и прихваты­вают в 4-6 местах при расстоянии между прихватками не бо­лее 200-250 мм. Приваривают укрепляющее кольцо к корпусу и патрубку штуцера.

В зависимости от материала и толщины стенки корпуса и штуцера определяют необходимость термообработки.

Качество сварного соединения подлежит контролю через контрольные отверстия пневмо- или гидроиспытанием давле­нием.

Замена дефектного штуцера без замены укрепляющего кольца для корпусов с толщиной стенки до 26 мм. В зависимо­сти от материала и толщины стенки корпуса определяют не­обходимость предварительного и сопутствующего подогрева при производстве огневых работ (резка, сварка, наплавка). Штуцер срезают огневым способом на расстоянии 10—15 мм от поверхности укрепляющего кольца.

Остаток штуцера удаляют огневым способом и готовят кромки под сварку. После зачистки механическим способом форма кромок должна быть такой, как показана на рис. 7.6.

Штуцер устанавливают в отверстие и прихватывают к кор­пусу; число прихваток — не менее трех, наибольшее расстояние между ними 200-250 мм.

Заваривают внутренний шов, зачищают корень шва, выпол­няют подварку с последующей зачисткой для контроля каче­ства. При сварке двухслойного металла, выполняя внутренний шов, приваривают штуцер к основному металлу корпуса. После удаления корня внутреннего шва выполняют его подварку и наплавку плакирующего слоя; швы зачищают.

Качество внутреннего шва контролируют ультразвуковым методом или проникающей радиацией.

Заваривают наружный шов и зачищают сварное соеди­нение.

В зависимости от материала стенки корпуса и штуцера про­водят термообработку.

Качество сварного соединения подлежит контролю методом пневмо- или гидроиспытания.

-

Рис. 7.6. Форма кромок корпуса и укрепляющего кольца, подготовленных под сварку