نیروگاه ها نقشی حیاتی در صنعت دارند و توقف یک نیروگاه ممکن است باعث توقف دیگر واحد های صنعتی و سازمان های خدماتی و اداری و در نتیجه وارد آمدن خسارت های اقتصادی، اجتماعی و … به کشور شود. از آنجا که خرابی های دیگ بخار و توقف ان برای تعمیرات باعث توقف نیروگاه میشود انجام بررسی های ظاهری در محل برای تشخیص مقدماتی علت خرابی های دیگ بخار و ارائه راه حل برای رفع خرابی به وجود امده اهمیت بالایی در کاهش زمان توقف واحد ها دارد.
آنالیز خرابی های دیگ بخار
سوابق بهره برداری
در اکثر نیروگاه ها اطلاعات مربوط به بهره برداری از واحدها جمع آوری و نگهداری میشود. از سوابق بهره برداری میتوان اطلاعات ارزشمندی مانند دما و فشار بهره برداری، توان خروجی نیروگاه، نوسانات بخار تولیدی، ترکیب سوخت، نوع و مقدار مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه شیمیایی، نوع و مقدار مواد الوده کننده آب سیکل و آب جبرانی، فاصله زمانی و نحوه تمیز کاری سطوح سمت آتش و آب، ابعاد تجهیزات، زمان و موقعیت وقوع خرابی های گذشته، مدت بهره برداری و پیشینه هرگونه شرایط غیر طبیعی ایجاد شده در سیستم به دست اورد.
بررسی های محلی
نتیجه گیری نهایی (مثلا در مورد مکانیسم خرابی) اغلب بدون بررسی های آزمایشگاهی حاصل نمیشود. اما کسب برخی از اطلاعات اولیه مانند تشخیص قطعه ای که ابتدا دچار خرابی شده و تعیین موقعیت خرابی نسبت به دیگر اجزای بویلر از مهم ترین کارهایی است که باید در بررسی های محلی انجام شود.
- داشتن پاکت های پلاستیکی یا هر وسیله دیگری که برای حمل نمونه ها مناسب باشد مفید است
- تهیه نقشه های اولیه و عکس برداری از موقعیت قطعه و نحوه قرار گرفتن آن توصیه میشود. زیرا با داشتن این عکس ها و نقشه ها تعمیر و تعویض قطعات با سرعت بیشتری انجام میشود از انجا که اغلب لازم است واحدی که تخریب در آن رخ داده به مدار بازگردد و ممکن است فرصت انجام ازمایش های دیگر وجود نداشته باشد، بررسی های اولیه یاد شده باید به طور کامل انجام شود.
نمونه برداری
با توجه به ابعاد بزرگ و ثابت بودن تجهیزات نیروگاه ممکن است خارج کردن این تجهیزات برای انجام آزمایش ناممکن باشد، در نتیجه در این مواقع باید نمونه هایی از قطعه تخریب نشده تهیه کرد.
انتخاب نمونه ها برای بررسی های ازمایشگاهی از اهمیت بسزایی برخوردار است به طور مثال اگر در یک یا چند لوله دیواره آبی یا سوپر هیتر شکستگی رخ داده باشد احتمال بسیاری وجود دارد که لوله های مجاور نیز بر اثر قرار گرفتن در شرایط منجر به شکست، کیفیت اولیه خود را از دست داده باشند. بنابراین باید نمونه هایی از لوله مجاور به شکست که در ظاهر دچار خرابی نشده اند تهیه کرد تا وسعت خرابی تعیین شود.
روش نمونه گیری اندازه و محل نموه برداری را تعیین میکند.
روش مکانیکی
در روش های مکانیکی نمونه برداری مانند برش با اره یا دریل احتمال تغییر ریز ساختار ویژگی های رسوب های سمت آب و آتش و محصولات خوردگی نسبت به روش برش با شعله کمتر است.
هرچند استفاده از روش های مکانیکی ترجیح دارد اما گاه به دلیل کند بودن این روش ها فقدان امکان استفاده از آنها در نمونه گیری از برخی قسمت ها ممکن است برش شعله ای بهترین روش نمونه برداری باشد.
روش شعله ای
در صورت استفاده از برش شعله ای لازم است نمونه های بزرگتری نسبت به روش مکانیکی تهیه شود. همچنین محل برش باید با فاصله از محل وقوع خرابی باشد.
خرابی های بویلر اغلب با خوردگی همراه اند. اما نوع ماده خورنده همیشه قابل شناسایی نیست. از آنجا که آنالیز شیمیایی محصولات خوردگی میتواند کلید تعیین خرابی باشد جمع اوری و نگهداری محصولات خوردگی به ویژه نمونه برداری از سمت رسوب های سست و نرم ، پوسته پوسته شدن و پودر مانند توصیه میشود.
مراحل آنالیز خرابی های دیگ بخار
- با توجه به مکانیسم مختص هر خرابی مراحل آنالیز خرابی نیز تغییر میکند، اما مراحل اساسی آنالیز خرابی به قرار زیر است.
- جمع آوری اطلاعات اولیه مربوط به خرابی (شامل مشخصات قطعه، ابعاد، شکل قطعه، عملیات مکانیکی و حرارتی انجام شده روی قطعه، سوابق تعمیرات و بهره برداری از قطعه و …)
- بررسی اولیه قطعه تخریب شده بازدید چشمی و ثبت شواهد
- انجام تست های مخرب مخرب
- انجام تست های مکانیکی شامل سختی سنجی و تست چقرمگی
- انتخاب نمونه ها، محافظت از نمونه ها و تمیز کاری آنها
- بررسی و آنالیز ماکروسکوپی سطوح شکست ترک های ثانویه و دیگر ویژگی های سطحی
- بررسی و آنالیز میکروسکوپی
- تهیه نمونه برای آزمایش های متالوگرافی
- بررسی و آنالیز نمونه های متالوگرافی
- تعیین مکانسم خرابی
- آنالیز شیمیایی (کلیف موضعی، محصولات خوردگی، رسوبها، پوشش ها، و…)
- آنالیز مکانیسم های شکست
- انجام آزمایش های تحت شرایط بهره برداری شبیه سازی شده
- آنالیز همه شواهد، دسته بندی نتایج و نوشتن گزارش
دلایل خرابی تجهیزات دیگ بخار
بویلر ها و دیگر تجهیزات نیروگاه های بخاری در معرض خرابی های پر شماری قرار دارند. برجسته ترین این مکانسیم های خرابی به شرح زیر است:
- بیش گرمایش
- خوردگی
- خوردگی تحت تنش
- حمله هیدروژنی
- خوردگی شتاب یافته یا جریان
- خزش خستگی مکانیکی و حرارتی
- سایش و اندرکنش
مهم ترین علت های خرابی های دیگ بخار
- عیوب طراحی
- عیوب ساخت
- انتخاب ماده نامتناسب
- بهره برداری نادرست مانند تصفیه نامناسب آب، دوده زدایی زیاد
شایع ترین علت خرابی های دیگ بخار
از میان این دلایل کلی بهره برداری نادرست که شایع ترین آنها بیش گرمایش، خوردگی و مسدود شدن لوله های بویلر هستند عیوب ایجاد شده در طراحی که در اثر مهارت کم افراد، استفاده از ماده نامناسب و استفاده از مواد اولیه معیوب ایجاد میشوند علت ۷۵ درصد خرابی تجهیزات نیروگاه اند.
بیش گرمایش علت اصلی خرابی ها در بویلر است. به طور مثال در بررسی هایی که در ۴۱۳ مورد خرابی در طی ۱۲ سال انجام شده علت ۲۰۱ خرابی بیش گرمایش تشخیص داده شده است. ( شکست ناشی از بیش گرمایش میتواند در کمتر از چند دقیقه رخ دهد یا سالها به طول انجامد بنابراین بر اساس زمانی که قطعه میتواند دمای بالا را تحمل کند بیش گرمایش را میتوان به دو دسته بلند مدت و کوتاه مدت تقسیم کرد.
خستگی و خستگی خوردگی که علت ۸۱ مورد از خرابی ها بوده اند در رده دوم خوردگی، خوردگی تحت تنش و ترد شدن هیدروژنی که علت خرابی ۶۸ مورد بوده اند در رده سوم قرار دارد. انتخاب ماده نامناسب یا معیوب علت دیگر خرابی ها بوده است که هر چند استفاده از ماده معیوب علت برخی خرابی ها دانسته میشود اما امار نشان میدهد این مورد کمترین تاثیر را در ایجاد خرابی داشته است.