Виробництво засувок високих параметрів в умовах одиничного виробництва
За радянських часів на випуск спеціальної енергетичної арматури для ТЕС і АЕС, в тому числі засувок високих параметрів на пар і воду, спеціалізувався Чеховський завод енергетичного машинобудування (ЧЗЕМ). Завод здійснював серійний випуск широкої номенклатури виробів, які в плановому порядку поставлялися споживачам - ТЕЦ, ГРЕС, заводським котельним і ін. Найчастіше поставки здійснювалися в обсягах, що значно перевищують реальні потреби. Після розпаду СРСР в умовах різкого зниження енергоспоживання, склади багатьох підприємств (і не тільки енергетичних) виявилися переповненими злежаною арматурою. Безліч виробів «зберігалися» під відкритим небом. Велика частина з них прийшла в непридатність: заіржавів кріплення, розрізні кільця приросли до корпусів, кришки не знімалися, штоки і шпинделі в зоні сальникових ущільнень вкрилися виразками і т. Д.
ЧЗЕМ. тим часом, був приватизований. Новий власник взяв курс на створення сучасного «за західними зразками» підприємства. Реконструкція підприємства почалася з ліквідації «застарілого» ливарного цеху. Цех випускав корпусу засувок, шиберних і запобіжних клапанів, бугелі й іншу продукцію з вуглецевих і жароміцних марок сталей. Передбачалося виготовлення штампованих або штампозварних корпусів по кооперації на іншому підприємстві групи «Енергомаш» - в Бєлгороді. Процес в умовах «ринкової економіки» природно затягнувся, а ціни зросли. З другої половини 90-років економіка пожвавилася, попит зріс. У пропозиціях з постачання арматури не бракувало - вони посипалися з усіх кінців країни від безлічі малих підприємств і фірмочок. Зрозуміло, що в кращому випадку пропонувалася «лежала» арматура. «Постачальники» в залежності від рівня інтелекту і нахрапистості «випускали» продукцію різної якості. Одні перебивали клейма і шильдики на «новье», покривали арматуру фарбою і підробляли паспорти. Інші здійснювали часткову заміну деталей і навіть привласнювали виробам свої найменування. Цей процес не припинився і в даний час.
З'явилися кілька серйозних підприємств. мають конструкторські відділи та власне виробництво. Деякі, як наприклад в Барнаулі, утворилися на базі існуючих (або від них відбрунькувалися) підприємств. Інші, такі як НВО «Флейм» в Санкт-Петербурзі, «Енергомаш-Інжиніринг» в Таганрозі, створили власні поки невеликі заводи і спеціалізуються на досить вузьких напрямках. Флейм розробляє, вдосконалює і виробляє поворотно-дискові регулюючі клапани; Енергомаш-Інжиніринг - запірні клапани з електроприводом для газу.
Не будемо продовжувати огляд стану галузі. Метою даного повідомлення не є оцінка виробничих можливостей і переваг виробників арматури в Росії. Хочемо звернути увагу на наступне. Все що з'явилися останнім часом підприємства, і цілком серйозні в тому числі, беручись за випуск засувок і запобіжних клапанів, практично повторюють конструкцію, розроблену ЧЗЕМ. Зміни несуттєві: заміна сальникових ущільнень на Графлекс, нові електроприводи. Всі ті ж литі корпусу і бугелі. Може чеховські, а може і знову відлиті. Не можу судити про якість останніх, але не впевнений, що все досконально проконтрольовано і буде довго експлуатуватися. Де отримані виливки високої якості для корпусів засувок для води на 38 МПа або ГПЗ для пара з теплостійкою стали? Як приварені сідла, яке якість поверхонь ущільнювачів? На ЧЗЕМ це все відпрацьовували десятки років. Розробляли, вдосконалювали і дотримувалися стандарти підприємства. Атестувати персонал, технології та продукцію за «Правилами Котлонагляду» і «Правил АЕС».
Часто замовники з ТЕС з ходу відкидають пропозиції на поставку арматури зі штампозварні або ковано-звареними корпусами, вимагаючи Чеховський варіант. Мотивування - ненадійність конструкції і низька якість. Претензії обгрунтовані і засновані на досвіді роботи з постачальниками. Але ж цей досвід говорить, в основному, про постачальників, а не про конструкції. Чи можна сказати, що перехід на ковано-зварні корпусу здійснений від бідності або некомпетентності? Дійсно, мале підприємство обмежена ресурсами. Але і досить забезпечений ЧЗЕМ не тільки «від дурі» пішов від лиття. Якість поковок або штамповок набагато вище і найголовніше - стабільний. Зварні шви? Так, дійсно, експлуатаційники та підприємства без високої культури виробництва часто якість зварювання забезпечити не можуть. У той же час, заводи, що випускають обладнання для АЕС, де вимоги до якості високі, зварювальні технології застосовують повсюдно. Той же ЧЗЕМ при виготовленні засувок 883-300-Е штатно застосовує зварювання для установки перехідних патрубків до корпусу. Застосовується і технологія зварювання штампованих полукорпусов уздовж вертикальної осі.
Інший аспект проблеми. Ми не вважаємо, що конструкція корпусу засувки є оптимальною. Так, економія металу, плавні обводи. Але ж чеховську засувку навіть на підлогу не можна поставити! На бік падає. З якого боку до неї підібратися для огляду? Без крана не розберешся! І важливіше - низька ремонтопридатність корпусу. Найчастіше виходять з ладу поверхні ущільнювачів сідел. Ремонтні служби видаляють зварні шви приварювання сідел і встановлюють інші сідла, придбані в якості запчастин. Повторно встановлені сідла служать, як правило, значно менше, так як робота виконується не в заводських умовах. З'являються додаткові зазори через неконтрольовані припусків, неповного видалення зварного шва, корозії при експлуатації і т. Д. При вварка сідел після неповного видалення зварного шва утворюються дефекти зварного з'єднання - пори і непровари. Якщо вварка здійснювалася без підігріву (а це часто-густо!), З'являлися і тріщини. Так як контроль таких швів здійснити важко, то зрозуміло, як він здійснюється. Наявність цих зазорів і дефектів призводить до вимивання металу корпусу і сідла. Механізм зазвичай такий: при закритій засувці перепад тиску призводить до порушення герметичності в районі дефекту. Вода (або пар) по дефекту в шві і зазору між сідлом і корпусом проникає в порожнину вихідного патрубка; в результаті утворюється свищ (рис. 1). При зменшенні товщини стінки засувки часто ставиться питання про заміну вироби. Заварка свища аустенітними електродами неефективна, тому що наплавлений ділянку через деякий час відвалюється через різницю в коефіцієнті теплового розширення. Ремонт із застосуванням наплавлення «рідними» електродами технічно складний, так як вимагає обов'язкової послесварочной термообробки.
Використання корпусів засувок для виготовлення поворотно-дискових РПК не можна вважати достатньо обгрунтованим рішенням. Розточування нижній частині корпусу для видалення напрямних і установки склянки послаблює конструкцію. Але ж РПК в процесі експлуатації постійно відчуває нестаціонарні циклічні навантаження. Неякісна приварка патрубка склянки до корпусу може привести до утворення дефектів. Це ми і спостерігали при дефектації РПК на Волгодонської ТЕЦ-2. Свищ утворився в найбільш навантаженої частини цього зварного шва - в його верхній частині. Слід мати на увазі також, що розточування здійснюється в литому корпусі. Це друга обставина - неоднорідність властивостей литого металу (навіть минулого Гомогенізаціонний отжиг) не перевіриш розрахунком. Мабуть, підвищена схильність до розмиву основного металу корпусу засувки (утворення свищів в зазорах), пов'язана також і зі структурою литого металу.
Нами розроблена конструкція ковано-зварного корпусу засувки, яка усуває вищезазначені недоліки. Нижня частина корпусу виготовляється з поковки у вигляді куба з циліндричними виступами під патрубки (рис. 3 б). Верхня частина - з поковки у вигляді обичайки. Масивна кубічна частина нижньої частини корпусу має велику жорсткість в порівнянні з суцільнолитий (порівняй рис. 4 і 5 з рис. 1 і 2) і помітні припуски по глибині для розточення посадкових місць під сідла (рис. 5), яких немає в оригіналі з- за конічних обводів (рис. 1). Це дозволяє здійснювати багаторазову розточення і установку сідел зі збереженням необхідних запасів міцності. Забезпечується найкраща циклічна міцність конструкції. Конструктивний зазор між сідлом з великим інсталяційний діаметром і корпусом (вказано стрілкою А на рис. 1 і рис. 5) віддалений від зони великих гідродинамічних впливів, що сприяє зменшенню циклічних навантажень і розмиву металу в зазорі.
Циліндричний верхній частині корпусу і велика міцність металу поковок дозволяє зменшити діаметр фланця і більш рівномірно розподілити навантаження на шпильки, збільшивши їх кількості до 6 із зменшенням діаметру. Спрощується конструкція бугеля, що дозволяє застосувати зварений варіант (рис. 6). Основна термічна обробка поковок здійснюється після попередньої механічної обробки: розточення уздовж осі патрубків і розточування по вертикальній осі, що зменшує перетин і забезпечує більш рівномірне прокаліваемость (при цьому можливо трепанування центральній частині нижньої поковки корпусу вздовж вертикальної осі для виготовлення контрольної проби). Сварка верхньої і нижньої поковок корпусу здійснюється автоматичним зварюванням під шаром флюсу з підігрівом. Кореневої валик з «вусом» (рис. 4 а) видаляється при остаточному расточке. Установка і формування профілю напрямних для обойми здійснюється із застосуванням технологій напівавтоматичного зварювання з підігрівом і розточування на горизонтально-розточувальному верстаті із застосуванням кутовий розточний головки (рис. 7). Виготовлена засувка стійко стоїть на нижньому підставі корпусу (рис. 5).
Розроблені і застосовуються підприємством «Металлотермія» технології дозволяють безболісно варіювати будівельним і приєднувальними розмірами патрубків відповідно до запитів споживачів. Застосування ковано-зварних корпусів дозволяє легко і швидко перебудовувати виробництво на виготовлення інших типорозмірів засувок або виготовити регулюють, запобіжні або зворотні клапани. Виготовлення практично всіх деталей СКУ або інших елементів арматури по специфікаціям ЧЗЕМ нами давно освоєно. На якість таких деталей, як сідла і тарілки зі сталі 12Х1МФ з антикорозійного наплавленням і притиранням поверхні, щтокі і шпинделі з сталей 25Х2МФА і 38Х2МЮА з азотированного поверхнею, деталі з титанових сплавів, нарікань з боку споживачів не було. Наявний парк обладнання: розточувальні, карусельні, токарно-гвинторізні верстати, різне зварювальне і термічне встаткування, в тому числі установка іонного азотування, гідростенд дозволяють здійснювати весь комплекс робіт з виготовлення засувок, клапанів та їх деталей з вуглецевих, теплостійких і нержавіючих сталей.
Підприємство має сертифікат відповідності ГОСТ Р (рис. 8) устаткування, що випускається: засувок, що регулюють, запобіжних, відсічних і зворотних клапанів для води і пара діаметром до 400 мм, тиском до 38 МПа і робочою температурою до 560 0С. Є Технічні Умови і КД по всій номенклатурі виробів. Конструкторське бюро при необхідності адаптує конструкцію і тип електроприводу до вимог Замовника. Є можливість установки вбудованих систем діагностики, що розробляються НДІ АЕМ ВІТІ НІЯУ МІФІ. Підприємство може поставляти запасні частини і корпусу власного виробництва до арматури і здійснювати дефектацию, ремонт і модернізацію великорозмірних засувок, запобіжних і регулюючих клапанів високих параметрів.
Дзвонів Е. І. канд. техн. Наук, доц. ВІТІ НІЯУ МІФІ, техн. директор ТОВ «Металлотермія»
Ядришніков В. А. головний конструктор ТОВ «Металлотермія»