Инструкция по контролю и продлению срока службы металла основных элементов турбин и компрессоров энергетических газотурбинных установок

Приказом Председателя

Комитета по государственному

энергетическому надзору

Министерства энергетики и

минеральных ресурсов

Республики Казахстан

от «24» декабря 2009 года

№ 116-П

Инструкция

по контролю и продлению срока службы металла основных элементов турбин и компрессоров энергетических газотурбинных установок

1. Общие положения
1.1. Настоящая Инструкция рекомендует методы, объем, зоны, периодичность для разных режимов и организационную структуру эксплуатационного контроля за состоянием металла деталей действующих газотурбинных установок (ГТУ), эксплуатирующихся и ремонтирующихся в соответствии с нормативами предприятий-изготовителей в пределах установленного ресурса, а также после аварий и при продлении срока их службы сверх установленного.

Все вопросы, относящиеся к функциональной надежности агрегата, реконструкции, модернизации, организации, эксплуатирующей ГТУ, рекомендуется решать с предприятием-изготовителем отдельно до момента продления ресурса металла ГТУ.

Контроль рекомендуется проводить с целью выявления дефектов (трещин, коррозионно-эрозионных язвин, зон перегревов в виде цветов побежалости, сколов, отшелушивания защитных покрытий и др.) в деталях и узлах энергооборудования ГТУ и обеспечения надежной эксплуатации до проведения очередного контроля.

1.2. По ресурсам стационарных ГТУ, в том числе в составе парогазовых установок (ПГУ), обеспечиваются режимы работы в соответствии с классами использования, указанными в таблице 1.

Ресурс ГТУ должен быть не менее указанных в таблице 2.

В технических условиях для ГТУ каждого типа указан ограниченный ресурс для некоторых базовых узлов и деталей (например, лопаток, жарового узла камер сгорания и др.). Эти детали имеют срок службы не менее ресурса между капитальными ремонтами или кратный ему.

1.3. При эксплуатации металл контролируется в основном во время плановых остановок оборудования ГТУ. Как и для паровых турбин, он проводится силами лабораторий металлов или службы металлов ремонтных предприятий.

1.4. Если результаты контроля подтверждают, что состояние основного и наплавленного металла, а также защитных антикоррозионных и термобарьерных покрытий удовлетворяет требованиям настоящей Инструкции и действующей нормативной документации - детали и элементы оборудования рекомендуется считать пригодными к дальнейшей эксплуатации.

1.5. При неудовлетворительных результатах контроля для отдельных ответственных деталей или узлов, для анализа и дополнительного исследования металла рекомендуется привлекать предприятие-изготовитель и научно-исследовательские организации.

1.6. При плановом ремонте ГТУ в самом его начале при назначении объема контроля учитывается температурно-временной режим эксплуатации.

При резком повышении температуры газов выше допустимых, согласно инструкции предприятия-изготовителя ГТУ, проводится внеочередной контроль лопаточного аппарата и других деталей и элементов горячего тракта.

В действующих агрегатах не допускается нагрев выше 1200°С (3 мин и более) лопаток первых ступеней, выполненных из литых никелевых сплавов, и выше 900°С (3 мин и более) - выполненных из деформируемых сплавов (штампованные лопатки). При достижении указанных температур металл разупрочняется, его прочностные характеристики не удовлетворяют требованиям ТУ и возможно разрушение лопаток. При этом останавливают турбину для проведения дефектоскопии и исследования металла лопаток.

1.7. Визуальному контролю подлежат 100 % деталей оборудования. При необходимости можно использовать лупы, эндоскопы и другие оптические средства.

Специальному контролю подлежат элементы энергооборудования ГТУ (лопатки, диски и др.), работающие в режимах, которые могут вызывать возникновение и развитие процессов ползучести, окалинообразования, коррозии, эрозии, усталости, термоусталости. А также изменение структуры и механических свойств под воздействием высоких температур и напряжений, и элементы (корпуса цилиндров, обоймы турбин, коллекторы и др.), работающие в режимах, при которых под влиянием теплосмен протекают процессы коробления вследствие накопления остаточной деформации.

1.8. Работа каких-либо деталей газовых турбин с трещинами не рекомендуется. Их подвергают ремонту или демонтажу.

1.9. Рабочие и сопловые (направляющие) лопатки с трещинами заменяются новыми. Если на лопатках повторяются одни и те же характерные повреждения, заменяется вся ступень, а причины повреждения установлены при лабораторных исследованиях.

Решение о необходимости небольшого ремонта лопаток в условиях электростанции (выборка мелких единичных трещин, рихтовка небольших забоин, вмятин в ненапряженных зонах лопаток и др.) и последующего контроля в местах ремонта рекомендуется принимать предприятием-изготовителем и техническим руководителем электростанции.

Вопрос о дальнейшей эксплуатации всей ступени лопаток решается после анализа причин повреждения (трещины, язвины и др.) хотя бы одной лопатки.

1.10. Все обнаруженные при контроле трещины в корпусах цилиндров турбин и компрессоров и других ответственных деталей (коллекторов, пламенных труб и др.) выбираются абразивным инструментом. Полнота выборки контролируется методом цветной дефектоскопией (ЦД) и магнитопорошковой дефектоскопией (МПД). В зависимости от глубины выборки место выборки заваривается или оставляется без заварки.

Структура металла по результатам металлографических исследований вырезок, реплик (корпуса цилиндров турбин, роторы и др.) не должна иметь аномальных изменений по сравнению с исходным состоянием.

Механические свойства и микроструктура металла направляющих и рабочих лопаток после длительных наработок должны удовлетворять требованиям технических условий или критериев надежности.

1.11. Для ответственных деталей небольших размеров (лопатки, крепеж и др.) предусматривается периодическое изъятие их для проведения исследования металла в лабораторных условиях для оценки его состояния после эксплуатации и определения остаточного ресурса.

1.12. Все виды неразрушающего контроля, измерения, определение механических свойств, исследование микроструктуры металла, расчеты на прочность следует проводить в соответствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов, заводских или отраслевых инструкций.

Аппаратура, ее чувствительность, методики и эталоны настройки, применяемые для контроля, должны соответствовать требованиям нормативных документов к конкретным видам контроля и пройти проверку в установленные сроки.

1.13. После исчерпания ГТУ установленного ресурса (100 000 ч или 5 000 пусков, см. таблицу 1) или после 7 500 пусков, как указано в проектах новых агрегатов, допускается кратковременная эксплуатация сверх указанного срока в пиковом режиме не более 400 ч и 100 пусков, в полупиковом режиме - не более 5 000 ч и 100 пусков, в базовом режиме – не более 10 000 ч.

Возможность дальнейшей эксплуатации ГТУ определяет организация, эксплуатирующая ГТУ. По результатам обследования рекомендуется составлять формуляр, приведенный в приложении 1 настоящей Инструкции, и оформляется решение по форме, приведенной в приложении 2 настоящей Инструкции.

1.14. Рекомендации о периодичности, объеме и методах контроля, продлении срока службы отдельных элементов энергооборудования, изготовленных из материалов или по технологии, не вошедших в настоящую Инструкцию, принимаются предприятием-изготовителем

1.15. При аварийных остановах с разрушением деталей ГТУ создается экспертно-техническая комиссия, в состав которой рекомендуется включать специалистов предприятия-изготовителя и научно-исследовательских организаций. Причины разрушения металла исследуются по совместно разработанной программе. По результатам исследования металла с установлением причин разрушения деталей предлагаются мероприятия по восстановлению ГТУ (ремонт, замена, возможность и сроки дальнейшей эксплуатации).

1.16. Проектировщиками и предприятиями-изготовителями оборудования предусматриваются площадки, смотровые лючки, реперы или указаны зоны на основных деталях для проведения эксплуатационного контроля.

1.17. При исследовании металла после эксплуатации в научно-исследовательских организациях и на предприятии-изготовителе рекомендуется составить программу исследования. При этом предприятие-изготовитель предоставляет необходимую техническую документацию (технические условия, паспортные данные, чертежи деталей).

1.18. Для определения ресурса и проведения расчетов эквивалентной наработки деталей или ГТУ в целом, а также для разработки рекомендаций о режимах дальнейшей эксплуатации в соответствующих отделах электростанции рекомендуется хранить следующие данные:

- о продолжительности наработки с дифференциацией по температурным параметрам, общем количестве пусков: холодных, пробных с зажиганиями, со сбоями, ручных, а также об ускоренных нагружениях-разгружениях, аварийных остановах;

- результаты входного и текущего контроля всех основных элементов ГТУ за весь период эксплуатации;

- результаты исследования аварийных отказов;

- сведения о ремонтных работах и замене деталей элементов ГТУ.

1.19. На электростанции рекомендуется разрабатывать и утверждать техническим руководителем исполнительные формуляры по контролю за металлом оборудования согласно настоящей Инструкции.

РД 153-34 РК.1-17.421-03. Типовая инструкция по контролю и продлению срока службы металла основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций Республики Казахстан;

РД 34 РК. 17.428-05. Правила продления срока эксплуатации корпусов ПДВ и ПНД свыше 30 лет;

РД 34 РК. 17.439-03. Методические указания о порядке продления сроков службы сосудов, работающих под давлением, по результатам технического диагностирования на предприятиях

Инструкция рекомендуется для энергетических газотурбинных установок (ГТУ) с пиковой, полупиковой, базовой нагрузкой, работающих на газообразном и жидком топливе при температуре рабочей среды до 1400°С, и устанавливает основные требования к организации и проведению контроля за состоянием металла, его периодичность, зоны, методы, объемы и нормы контроля, критерии оценки качества металла основных элементов турбин и компрессоров ГТУ в пределах и по истечении установленного срока службы, а также после аварии.
3. Организация, объёмы, методы, сроки проведения и подготовка

металла деталей к контролю в пределах установленного ресурса
3.1. Перечень элементов ГТУ, контролируемых в период эксплуатации в пределах расчетного ресурса, приведен в таблице 3.

3.2. Расчетная температура среды дана в графе 2 таблицы 3. Объем контроля элементов, назначенный с учетом особенностей напряженного состояния конструкций и условий эксплуатации и включающий зоны наиболее вероятного образования дефектов, указан в графе 3 таблицы 3, методы контроля - в графе 4, периодичность проведения контроля - в графах 5 и 6, режим работы ГТУ - в графе 7 этой таблицы.

3.3. Срок проведения контроля определяется достижением продолжительности эксплуатации или определенного количества пусков. Продолжительность эксплуатации и количество пусков действуют независимо.

3.4. На основании настоящей Инструкции допускается разработка организацией, эксплуатирующей ГТУ, предприятием-изготовителем производственных инструкций на обследование металла конкретного оборудования ГТУ, которые при необходимости могут ужесточить требования инструкции в части объема и периодичности.

Во время эксплуатации до исчерпания установленного ресурса рекомендуется допускать смещение сроков контроля (25 пусков или 100 ч для пиковых, 20 пусков или 1 000 ч для полупиковых и 3 000 ч для базовых ГТУ по сравнению со сроками, указанными в таблице 3). Во всех случаях рекомендуется, чтобы номенклатура элементов и методы контроля соответствовали инструкции.

Таблица 3 – Объемы, методы и сроки проведения контроля основных элементов ГТУ