ФНиП 535 Действует

анализ микроповрежденности (порами ползучести) металла по толщине стенки трубы;

анализ микроповрежденности сварного соединения по его поперечному сечению;

длительные испытания по определению жаропрочных свойств металла и при необходимости сварного соединения.

Полный объем испытания по определению кратковременных механических свойств и длительной прочности проводят на трех партиях образцов, соответствующих металлу гиба, металлу прямой трубы и сварному соединению. При этом в последнем случае рабочая часть разрывных образцов и образцов на длительную прочность представляет собой сварное соединение, включая металл шва, зоны термического влияния и основной металл. Допускается по решению специализированной экспертной организации проводить испытания в сокращенном объеме.

Ударные образцы типа "Менаже" и "Шарпи" из сварного соединения (для испытаний на ударную вязкость и статический изгиб) изготавливают в двух вариантах: надрез располагается в металле шва и в зоне сплавления.

При испытаниях на растяжение основного металла определяют комплекс механических свойств, включая прочностные характеристики - временное сопротивление разрыву σв (предел прочности) и условный предел текучести σ0,2 и пластические характеристики - относительное удлинение δ и относительное сужение Ψ . При кратковременных испытаниях сварного соединения определяют временное сопротивление разрыву δв и относительное сужение Ψ ;

з) кратковременные механические свойства металла при комнатной и рабочей температурах определяются испытанием не менее двух образцов на разрыв и не менее трех - на ударную вязкость для каждого значения температуры.

Длительные жаропрочные испытания с определением характеристик длительной прочности проводят не менее чем на восьми образцах;

и) исследования микроструктуры и микроповрежденности металла проводятся на образцах из вырезки по всей толщине стенки трубы. Анализ микроструктуры и микроповрежденности основного металла и сварных соединений выполняется методами оптической микроскопии, а также факультативно прецизионным определением плотности для основного металла;

к) при исследовании металла вырезки гнутого участка колена данная вырезка проводится из центральной части гиба. В этом случае образцы для исследований как поперечные, так и продольные, вырезают из половины гиба, соответствующей его наружному обводу, включающей полностью растянутую зону и частично ( 50%) две нейтральные зоны.

а) Геометрические параметры барабана должны соответствовать условиям:

отклонение среднего диаметра барабана от номинального значения не должно превышать 1% в большую сторону;

овальность барабанов не должна превышать 1%;

отклонение от прямолинейности образующих обечаек не должно превышать 3 мм на каждый 1 метр длины обечайки;

б) На поверхности металла и сварных соединений барабана не допускаются трещины всех видов и направлений.

Допускаются поверхностные единичные дефекты округлой формы пологого профиля (раковины, коррозионные язвы) глубиной не более 10% от толщины стенки, но не более 8 мм с максимальным размером на поверхности не более 20 мм, отстоящие от кромки ближайшего отверстия или сварного шва на расстояние не менее 300 мм. В зонах отверстий (включая кромки) и сварных соединений, то есть на расстоянии от них менее 300 мм, допускаются указанного выше типа дефекты глубиной не более 5 мм и максимальным размером по поверхности не более 10 мм.

Допускаются скопления коррозионных язв или других поверхностных дефектов пологого профиля глубиной не более 3 мм.

в) не допускаются расслоения металла, выходящие на поверхность лазовых отверстий;

г) твердость металла по данным измерений переносным прибором должна находиться в пределах:

для углеродистой и молибденовой стали (типа 20, 20Б, 15М, 16М, 20К, 22К) - 120 - 180 HB;

для легированной стали типа 16ГНМ, 16ГНМА - 140 - 210 HB; стали 15NiCuMoNb5 - 180 - 250 HB.

Допускаются отклонения от граничных значений указанных рекомендуемых диапазонов твердости в верхнюю и нижнюю стороны:

для углеродистой и молибденовой стали (20, 20Б, 15М, 16М, 20К, 22К) не более, чем на 10% от среднего значения твердости соответствующего диапазона;

для сталей 16ГНМ, 16ГНМА, 15NiCuMoNb5 не более, чем на 7% от среднего значения твердости соответствующего диапазона.

Если твердость металла не укладывается в рамки рекомендованного диапазона, но не выходит за границы критических значений, требуется предусмотреть компенсирующие мероприятия.

д) структура металла по результатам металлографического исследования на локальных пробах или вырезках должна соответствовать требованиям к исходному состоянию.

е) при исследовании свойств металла на вырезках должны соблюдаться следующие требования к их результатам:

прочностные характеристики металла (временное сопротивление разрыву и условный предел текучести) не должны отличаться более чем на 5% в меньшую сторону от значений, регламентированных техническими условиями на поставку, как при комнатной, так и при рабочей температурах;

относительное удлинение стандартных разрывных образцов должно составлять при комнатной температуре не менее:

20% - для углеродистой стали;

17% - для легированной (16ГНМ, 16ГНМА, 15NiCuMoNb5) стали;

отношение условного предела текучести металла к временному сопротивлению при комнатной температуре не должно превышать 0,65 для углеродистых сталей и 0,8 - для легированных;

ударная вязкость металла при комнатной температуре на образцах с острым надрезом ("Шарпи") должна быть не менее 0,20 МДж/м2 (2,0 кгс·м/см2);

критическая температура хрупкости металла (TK) должна быть не выше 60 °C.

ж) требования к качеству стыковых и штуцерных сварных соединений барабанов по результатам неразрушающего контроля - согласно пункту 156 данной главы ФНП.

153. Состояние металла элементов паропроводов (включая пароперепускные трубопроводы турбин и котлов) из сталей перлитного и мартенситного классов, работающих при температуре 450 °C и выше, должно удовлетворять следующим требованиям

а) химический состав, технологические дефекты, макроструктура, загрязненность неметаллическими включениями должны соответствовать требованиям технических условий на поставку;

б) остаточная деформация ползучести не должна превышать: для прямых труб из стали 12Х1МФ - 1,5% диаметра; для прямых труб из сталей других марок - 1,0% диаметра; для прямых участков гнутых труб (гибов) независимо от марки стали - 0,8% диаметра.

Остаточная деформация прямых труб и прямых участков гибов паропроводов блоков СКД из стали марок 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 10Х9МФБ и Х10CrMoVNb9-1 не должна превышать 0,8 и 0,6% соответственно.

в) для стали марок 12Х1МФ и 15Х1М1Ф суммарное предельное содержание легирующих элементов в карбидном осадке не должно превышать 60% от общего (суммарного) содержания легирующих элементов в металле;

г) утонение стенки прямых труб и гибов в нейтральных зонах не должно превышать 10% от номинальной толщины стенки элемента, а гибов в растянутой зоне (на наружном обводе) - 15%. Для крутоизогнутых гибов допускается утонение стенки по наружному обводу до 20% от номинальной толщины.

При несоблюдении данных требований по допустимому утонению стенки элементов их работоспособность должна быть подтверждена контрольным расчетом на прочность с уточнением ресурсных характеристик.

д) допускаются протяженные дефекты механического происхождения (риски) на наружной поверхности гнутых элементов глубиной не более 10% номинальной толщины стенки, но не более 1,5 мм в растянутой зоне и не более 2,0 мм - на остальных участках поверхности;

На наружной поверхности элементов паропроводов допускаются коррозионные язвы, раковины и другие локальные повреждения плавной формы глубиной не более 10% номинальной толщины стенки, но не более 2 мм. Трещины всех видов не допускаются;

е) микроповрежденность металла элементов из перлитных сталей при 500-кратном увеличении не должна превышать 4-го балла по шкале (приложение N 3 к ФНП).

Микроповрежденность металла элементов из мартенситных сталей при 1000-кратном увеличении не должна превышать 3-го балла по шкале (приложение N 7 к ФНП).

Степень сферойдизации перлита не должна превышать 5-й балл по шкале (приложение N 2 к ФНП). При более высоком уровне сфероидизации перлита требуется оценить ресурсные характеристики металла с учетом результатов жаропрочных испытаний на вырезке.

ж) овальность гибов труб с отношением наружного (Da) к внутреннему (Dвн) диаметру не более 1,3 должна быть не менее 1,5%, за исключением гибов, изготовленных нагревом токами высокой частоты с осевым поджатием или подвергнутых восстановительной термической обработке, или имеющих начальную (исходную) овальность менее 1,5%. Снижение овальности в процессе эксплуатации не должно превышать 50% от ее исходного значения.

з) после 100 тысяч часов эксплуатации допускается снижение кратковременных механических свойств при комнатной температуре: временного сопротивления разрыву и предела текучести - на 30 МПа, ударной вязкости (KCU) - на 0,15 МДж/м2 (1,5 кгс·м/см2) по сравнению с гарантированными уровнями среднемарочных значений соответствующих характеристик согласно требованиям на поставку. Минимальное значение ударной вязкости при комнатной температуре, полученное на образцах с острым надрезом (KCV), должно составлять не менее 0,25 МДж/м2 (2,5 кгс·м/см2).

Предел текучести стали 12Х1МФ и 15Х1М1Ф при температуре 550 °C должен быть не ниже 180 МПа, стали 12МХ и 15ХМ при температуре 510 °C - не ниже 200 МПа.

Значения и предельные нормы твердости гибов паропроводов из перлитных сталей принимаются в соответствии с указаниями подпункта "ж" пункта 151 ФНП для элементов пароводоперепускных трубных систем котлов. Твердость металла элементов из хромистой мартенситной стали должна соответствовать диапазону 190 - 255 HB с предельно допустимым отклонением в большую и меньшую стороны от его границ не более, чем на 5% от среднего значения твердости этого диапазона;

и) предел длительной прочности для конкретной марки стали на базе 100 тысяч и 200 тысяч часов не должен отклоняться более чем на 20% в меньшую сторону по сравнению со средними значениями данной характеристики согласно требованиям технических условий;

к) минимальный уровень длительной пластичности (δ ) должен быть не ниже 10% по результатам испытания образцов до разрушения на базе, условно соответствующей сроку эксплуатации паропровода;

л) требования к качеству сварных соединений паропроводов должны соответствовать пунктам 156 - 158 ФНП.

38. Задачей измерительного контроля является определение геометрических параметров (размеров) выявленных при визуальном контроле отклонений и дефектов (смещений, отклонений формы и размеров кромок, дефектов формы и размеров швов, трещин, коррозионных язв, раковин, других поверхностных несплошностей). Измерительный контроль проводится для определения овальности цилиндрических элементов. Овальность цилиндрических элементов определяется путем измерения максимального (Dmax) и минимального (Dmin) наружного (для труб, гибов) или внутреннего (для барабанов) диаметров в двух взаимно перпендикулярных направлениях контрольного сечения. Величина овальности (a) вычисляется по формуле:

7. Эксплуатационный контроль металла оборудования, выполняется в соответствии с положениями ФНП в плановом порядке согласно регламенту (программе) во временном интервале со дня ввода его в эксплуатацию и до окончания назначенного (расчетного) ресурса (срока службы).

35. По результатам визуально-измерительного контроля может быть уточнена (дополнена) программа неразрушающего контроля объекта.

24. Лаборатории неразрушающего и (или) разрушающего контроля должны быть обеспечены нормативно-технической документацией в полном объеме согласно профилю и номенклатуре работ лаборатории.

23. Материалы для дефектоскопии (порошки, суспензии, пенетранты, радиографические пленки, химические реактивы) должны иметь сертификаты качества. Каждая партия материалов должна быть подвергнута входному контролю и своевременному контролю в процессе использования.

41. Ультразвуковой контроль (далее - УЗК) применяется для выявления дефектов в основном и наплавленном (в сварных соединениях) металле, а также для измерения толщины стенки (толщинометрии) деталей.

УЗК служит для обнаружения внутренних дефектов в основном металле и металле сварных соединений, в том числе дефектов на внутренней поверхности элементов.

координаты;

эквивалентная площадь;

условные размеры;

условное расстояние между несплошностями;

количество несплошностей на определенной длине.

68. В рамках неразрушающего контроля измерение твердости (далее - ТВ) металла проводится переносными твердомерами непосредственно на объекте.

В качестве аппаратуры для определения твердости используют переносные приборы механического, физического и физико-механического действия.

Прибор должен обеспечивать погрешность измерения не более 5%.

При использовании приборов механического типа (статического и динамического действия) размер отпечатка измеряют с помощью переносного микроскопа (лупы) с погрешностью измерения не выше 0,02 мм.

71. На каждой контрольной площадке должно быть проведено не менее трех измерений. Величина твердости для каждой контрольной площадки определяется как среднеарифметическое значение результатов трех измерений.

69. Качество подготовки поверхности металла для контроля твердости должно соответствовать требованиям инструкции по эксплуатации прибора. Следует обеспечивать качество поверхности по шероховатости не хуже Ra 3,2. При зачистке поверхности необходимо исключить изменение свойств металла в поверхностном слое вследствие нагрева или наклепа.

70. При измерении твердости с помощью прибора статического вдавливания толщина стенки испытуемого элемента должна быть не менее 8-кратной глубины отпечатка при использовании сферического или конусного индентора и полуторакратной величины диагонали отпечатка при использовании четырехгранной пирамиды. При использовании прибора динамического вдавливания толщина стенки должна составлять не менее значения, указанного в паспорте на конкретный переносной твердомер.

Контроль твердости следует проводить при температуре металла, не выходящей за пределы от 0 °C до +50 °C.

Расстояние между центрами двух соседних отпечатков при использовании приборов механического действия должно быть не менее 4d, а расстояние от центра отпечатка до края изделия - не менее 2,5d, где d - диаметр или диагональ отпечатка.

Испытуемая деталь не должна смещаться при измерении твердости; должна отсутствовать вибрация объекта контроля.

75. При металлографическом исследовании состояния металла элементов, работающих в условиях ползучести, анализ микроповрежденности (далее - МКП) перлитных и мартенситных сталей является обязательным.

79. Рентгенофлуоресцентные анализаторы не могут применяться для определения содержания в металле легких элементов, таких как углерод и кремний, а также серы и фосфора. Для анализа химического состава на предмет определения указанных элементов, а также для уточнения их количественного содержания в контрольной детали, следует применять оптико-эмиссионную аппаратуру.

125. Регламент контроля основных элементов котлов приведен в таблице VII.1.

Таблица VII.1

В позициях таблицы, где периодичность контроля указана 25 тысяч часов, допускается расширить ее до периодичности капремонта, но не более, чем до 35 тысяч часов.

92. Для выявления распределения графита в микроструктуре основного металла и зон сварных соединений трубопроводов (и коллекторов), работающих при температуре выше 390 °C и изготовленных из углеродистых и молибденовых (15М, 16М) сталей, применяется травление слабым раствором азотной кислоты с добавлением пикриновой кислоты в этиловом спирте, в случае, если необходимый результат не может быть достигнут применением слабого раствора азотной кислоты.

При контроле состояния металла на наличие структурно свободного графита в первую очередь контролируют зону термического влияния (далее - ЗТВ) сварных соединений.

Выделение графита (если оно произошло) обнаруживается также на нетравленых полированных (до зеркального блеска) шлифах при 500-кратных увеличениях в виде отдельных глобулей.

82. Вырезку пробы металла (пробки) из барабана следует выполнять механическим способом. Не следует производить вырезку "пробок" диаметром более 100 мм.

Место вырезки пробки обосновывается расчетом на прочность. После вырезки пробы следует указать на чертеже развертки корпуса барабана (или формуляре) размеры вырезанного отверстия и расстояния от его центра до середины ближайшего сварного шва и центров ближайших трубных отверстий.

93. Для выявления границ зерен и составляющих структуры (феррита, перлита, бейнита, мартенсита, аустенита, карбидов, сигма-фазы) проводят травление с применением специальных реактивов.

основного металла труб (гибов) - по шкале микроповрежденности сталей перлитного класса (приложение N 3 к ФНП);

основного металла ЦБЛ труб из стали 15Х1М1Ф - по шкале микроповрежденности (приложение N 4 к ФНП);

ЗТВ разупрочненной прослойки сварных соединений - по шкале микроповрежденности металла ЗТВ сварных соединений паропроводов из стали 12Х1МФ (приложение N 5 к ФНП) и по шкале микроповрежденности металла ЗТВ сварных соединений паропроводов из стали 15Х1М1Ф (приложение N 6 к ФНП).

Анализ степени микроповрежденности металла порами ползучести для хромистых сталей мартенситного (феррито-мартенситного) класса выполняют:

основного металла труб (гибов) из стали 10Х9МФБ (ДИ82) и Х10CrMoVNb9-1 (Р91 или Т91) - по шкале микроповрежденности металла труб из сталей марок Р91 (Х10CrMoVNb9-1) и ДИ82 (10Х9МФБ) (приложение N 7 к ФНП);

ЗТВ сварных соединений - по шкале микроповрежденности металла зон сварных соединений из сталей марок Р91 (Х10CrMoVNb9-l) и ДИ82 (10Х9МФБ) с использованием хромистых сварочных материалов (CrMo91/10Х9М1Ф) (приложение N 8 к ФНП);

зон разнородных сварных соединений - по шкале микроповрежденности металла зон разнородных сварных соединений (приложения N 9, N 10 к ФНП).

118. Назначенный ресурс барабанов, установленный в зависимости от марки, стали и эксплуатационных параметров (за котлом), приведен в таблице VI.2.

Таблица VI.2

96. Для выявления микроповрежденности порами ползучести основного металла и зон сварных соединений высокотемпературных элементов оборудования на вырезанном образце приготавливается шлиф и применяется многократная полировка и травление шлифа образца. На шлифе чередование травления и полирования проводят до состояния выявляемости пор при 500 - 1000-кратных увеличениях микроскопа. Для получения чистой травленой поверхности предварительную и конечную обработку образца проводят чистым этиловым спиртом.

107. Диапазон изменения времени испытания (до разрушения) в пределах одной серии испытываемых образцов составляет не менее одного порядка.

Минимальное время до разрушения образца, принимаемое в расчет при обработке результатов испытаний, должно составлять не менее 300 часов.

126. Регламент контроля основных элементов станционных трубопроводов и пароперепускных трубопроводов турбин приведен в таблице VII.2.

Таблица VII.2

В позициях таблицы VII.2, где указана периодичность контроля 25 тысяч часов, допускается расширить ее до периодичности капремонта, но не более, чем до 35 тысяч часов.

133. Методы и объемы контроля при техническом диагностировании коллекторов пароперегревательного тракта котла, работающих при температуре 450 °C и выше, приведены в таблицах VIII.1 - VIII.3.

а) Коллекторы пароперегревателей.

Таблица VIII.1

б) Выходные коллекторы горячего промперегрева.

Таблица VIII.2

в) Впрыскивающие пароохладители: штатные между поверхностями нагрева и пусковые на остром паре и горячем промперегреве.

Таблица VIII.3

134. Методы и объемы контроля литых деталей DN100 и более пароперегревательного тракта котла, работающих при температуре 450 °C и выше, приведены в таблицах VIII.4, VIII.5.

а) Корпусы арматуры, тройники, переходы.

Таблица VIII.4

б) Литые колена.

Таблица VIII.5

а) Контроль остаточной деформации ползучести - 100% труб, подлежащих контролю остаточной деформации: трубы из стали 12МХ, 15ХМ и 10CrMo910 - с температурой 450 °C и выше; трубы из стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф - с температурой 500 °C и выше; трубы из стали 10Х9МФБ и Х10CrMoVNb9-1 - с температурой 530 °C и выше.

б) Участки паропроводов в местах врезки штуцеров с DN50 и более дренажных линий, линий БРОУ и РОУ контролируют методами ВИК, УЗК и ультразвуковой толщинометрии (УЗТ) на расстоянии одного диаметра основной трубы в каждую сторону от места врезки (стенки штуцера). Контроль толщины стенки проводится в двух сечениях: по одному в каждую сторону от места врезки, отстоящих от оси штуцера на расстоянии не более диаметра основной трубы. В каждом контрольном сечении толщина стенки измеряется в четырех точках.

в) Дополнительный контроль прямых труб паропровода после отработки ими назначенного или индивидуального (дополнительно назначенного) ресурса проводится в следующих случаях:

ранее были произведены в полном объеме замена гибов или их восстановительная термообработка;

максимальная остаточная деформация труб превышает 75% допустимой величины.

г) Дополнительный контроль включает:

ультразвуковой контроль толщины стенки (УЗТ) не менее пяти прямых труб с наибольшей остаточной деформацией ползучести, но не менее двух труб по каждому типоразмеру; на каждую трубу одно контрольное сечение в зоне расположения реперов;

контроль методами ВИК, МПК (МПД) (ЦД), УЗК, а также исследование микроструктуры (МИ) и анализ поврежденности (МКП) - не менее двух труб каждого типоразмера (с наибольшей остаточной деформацией ползучести и минимальной толщиной стенки).

Толщина стенки в контрольном сечении трубы измеряется в четырех точках равномерно по периметру сечения.

Контроль методами ВИК, МПК (МПД) (ЦД) и УЗК прямого участка трубы ведется в зоне расположения реперов на длине не менее 500 мм и должен охватывать по направляющей (окружности) трубы весь периметр сечения.

Контроль микроповрежденности трубы выполняется на участке, подготовленном под МПК (МПД) (ЦД) и УЗК и содержащем точку с минимальной толщиной стенки.

Контроль прямых труб методом УЗК по подпункту "г" пункта 138 ФНП может не проводиться, если по результатам УЗТ минимальная толщина стенки труб данного типоразмера составляет не менее номинальной толщины и максимальная остаточная деформация труб этого типоразмера не превышает половины допустимого значения.

д) Если по результатам контроля минимальная толщина стенки (Sfmin ) труб какого-либо из типоразмеров окажется меньше 0,95S - 0,5 мм, где S номинальная толщина стенки, контроль толщины стенки этих труб проводится в удвоенном объеме.

е) При проведении дополнительного контроля прямых труб следует элементы и зоны контроля выбирать с учетом результатов поверочных расчетов на прочность.

113. Назначенный ресурс устанавливается для однотипных по конструкции, маркам стали изготовления и условиям эксплуатации элементов оборудования на основании результатов расчетно-экспериментальных исследований и опыта эксплуатации.

116. Назначенный ресурс прямых участков и гибов паропроводов и пароперепускных труб в пределах котлов и паровых турбин равен назначенному ресурсу прямых участков и гибов станционных паропроводов из аналогичных марок стали, эксплуатирующихся при таких же номинальных параметрах пара в соответствии с пунктом 120 ФНП.

120. В таблице VI.4 приведены значения назначенного ресурса паропроводов и их основных элементов в зависимости от типоразмеров паропроводов, номинальных параметров пара и марок стали.

Таблица VI.4

Приведенные в таблице VI.4 значения назначенного ресурса относятся также к системам пароперепускных труб турбин.

Сварные соединения

а) химический состав, геометрические размеры, технологические дефекты (поры, трещины от растрескиваний, вмятины, задиры на поверхности), а также содержание легирующих элементов в металле швов должны удовлетворять требованиям технических условий на поставку.

б) качество металла сварных соединений по результатам неразрушающего контроля должно соответствовать удовлетворительному уровню, означающему отсутствие выявляемых данным методом контроля дефектов, либо наличие дефектов, не выходящих за рамки браковочных критериев и не влияющих принципиально на эксплуатационную надежность сварного соединения;

в) качество и форма наружной поверхности сварных соединений по результатам визуально-измерительного контроля должны удовлетворять следующим требованиям:

допускаемая выпуклость (усиление) сварных швов должна находиться в пределах 0,5 - 3,0 мм при толщине стенки труб менее 10 мм; 0,5 - 3,5 мм при толщине стенки труб 10 - 20 мм; 0,5 - 4,0 мм при толщине стенки труб более 20 мм;

подрезы основного металла не более 0,2 мм;

отклонение от прямолинейности сварных стыков труб, измеряемое просветом между линейкой и трубой на расстоянии 200 мм от стыка, не должно быть более 3 мм;

западания (углубления) между валиками и чешуйчатость поверхности шва должны быть не более 1,0 мм при толщине стенки труб от 2 до 4 мм; 1,1 - 1,2 мм при толщине стенки труб от 4 до 6 мм; 1,3 - 1,5 мм при толщине стенки труб от 6 до 10 мм; 2,0 мм при толщине стенки труб более 10 мм;

допускаются одиночные сварочные дефекты согласно таблице IX.1;

не допускаются трещины любого размера и ориентации.

Допустимые размеры поверхностных дефектов (газовых пор,

шлаковых включений), выявляемые при ВИК, МПК (МПД) и ЦД