Теплообменные аппараты.

Общие сведения. На судах применяют, главным образом, поверхностные теплообменные аппараты (рекуперативные), у которых одна рабочая среда передаёт теплоту другой рабочей среде через разделяющую их поверхность.
Наибольшее распространение получили трубчатые и змеевиковые теплообменные аппараты (подогреватели воды, топлива, масла и охладители воды, масла, воздуха).
Основные конструктивные схемы теплообменных аппаратов трубчатого типа приведены на рисунке:

В настоящее время для систем тепловодоснабжения, охлаждения и кондиционирования компания «Альфа Лаваль» выпускает пластинчатый теплообменник (ПТО).
Пластины для ПТО штампуются из нержавеющей стали или титана. Уплотнительные прокладки изготавливаются из самых разнообразных эластомеров. Наиболее распространённые — нитрил и ЕРДМ. Все модели ПТО выпускаются с разной толщиной пластин, в зависимости от расчётного давления.
Техническое обслуживание. Теплообменный аппарат в процессе эксплуатации подвергается перепаду температур, давлению и вибрационным нагрузкам.
Теплопередача может значительно ухудшиться в результате образования на внутренних поверхностях трубок и пластин различных отложений. Даже, если сильный турбулентный поток существенно препятствует отложению осадков, это не может полностью исключить загрязнение внутренних поверхностей.
В настоящее время для обработки охладителей воды, масла и воздуха используют зарубежные присадки, которые приведены на структурной схеме:

Для обработки охладителей воды и масла используют следующие присадки: SAF-ACID (твёрдое вещество, 100 кг на 1 т воды); EDGE (жидкость, от 20 до 100 л на 1 т воды); LAC (жидкость, 10 л на 1 т воды); HDE-777 (жидкость, 50 л на 1 т воды); DESCALE-IT (жидкость, 200 л на 1 т воды).
Для обработки охладителей воздуха используют присадки АСС/МЕ (на 1 часть жидкости берутся 4 части воды).
Теплообменные аппараты во время ТО чистят и промывают на месте. Для этого используют специальный раствор, длинные щётки (ерши), которым сообщают возвратно-поступательное движение вручную или от привода сверлильной машинки.
При подготовке теплообменного аппарата к ТО в условиях низких температур его необходимо осушить и оставить открытыми спускные и воздушные клапаны.
Дефектоскопия и ремонт. К характерным дефектам теплообмен-ных аппаратов относят:
- нарушение плотности в местах соединения трубок с трубными решётками;
- трещины на трубках, трубных решётках и крышках;
- образование накипи в трубках;
- коррозионные разрушения и эрозионное изнашивание поверхностей, соприкасающихся с водой и паром, коррозионный износ протекторов.
Контроль состояния теплообменных аппаратов осуществляют по перепадам температур и давлений рабочих сред на основании штатных приборов (термометров и манометров), контактных термометров, а также визуально при помощи жёстких и гибких эндоскопов и толщиномеров.
Визуально выявляют трещины и вспучивание корпуса и крышек, коррозионные разрушения трубок в местах соединений с трубными решётками, трещины на трубках и трубных решётках, состояние протекторов.
На основании контроля фактического состояния теплообменных аппаратов выполняется техническое обслуживание и ремонт по состоянию следующих деталей:
• очистка трубок;
• заглушка труб из-за трещин, свищей и пропусков в соединениях;
• замена (восстановление) корпуса, крышек, протекторов из-за изнашивания или коррозии.
Очистку трубок проводят, если перепад температур и давлений выходит за пределы, установленные инструкцией по эксплуатации. При отсутствии штатных термометров температуру поверхностей входных и выходных патрубков (труб) можно определить с помощью контактных термометров типа ТТЦ. Контактные термопары: термометр цифровой ТТЦ-1-01 (0-200 С) или ТТЦ-1-02 (0-600 С). Бесконтактный инфракрасный измеритель температуры: «Thermopoint 80SC» (- 30 до + 1100 С), «Thermopoint 40» (- 18 до + 870 С) или «Pyrovar НРА» (0 ... + 870 С).
Состояние трубок (наличие трещин, свищей, неплотность в соединениях трубок с трубной доской) определяют визуально или с помощью эндоскопов при снятой крышке теплообменника.
Трубки со свищами и трещинами допускается временно глушить — до 10% от общего числа трубок. Для этого в трубках нарезают резьбу и ставят на «краску» глухие пробки, после чего снова производят гидравлические испытания внутренней полости охладителя. При наличии течи по вальцовке допускается подвальцовка трубок.
Износ стенок корпуса, крышек и труб охладителя определяют с помощью прибора — толщиномера типа УТ-93П (или других аналогичных приборов). Если уменьшение толщины элементов охладителя превышает 10-20% номинальной толщины, то производится их замена или ремонт.
Герметичность трубок корпуса и трубных решеток проверяют гидравлическим испытанием внутренней полости теплообменника давлением 1,25 Р раб. Появление воды в трубках и в соединениях трубок с трубными решётками указывает на наличие свищей и трещин. Корпус теплообменного аппарата со сквозными трещинами и вспучиваниями заменяют.
В аварийной ситуации свищи, трещины и коррозионные разрушения в корпусе, крышках и трубных решётках можно устранить, используя эпоксидные смолы и стеклоткань. Для этого элементы теплообменного аппарата необходимо тщательно очистить до металлического блеска, обезжирить бензином или ацетоном, нанести слой эпоксидной смолы, наложить стеклоткань и сверху ещё раз нанести слой эпоксидной смолы.
Типовыми работами при ремонте теплообменных аппаратов в заводских условиях являются: восстановление плотности соединений трубок с трубными решётками, замена змеевиков и трубок, устранение повреждений корпусов и крышек.
В теплообменных аппаратах высокого давления трубы крепят вальцованием в сочетании со сваркой. В остальных теплообменных аппаратах применяют вальцование.
Плотность вальцованного соединения восстанавливают с помощью вальцовки, а сварного — с помощью сварки.
При наличии трещин в трубках и в трубных решётках их заменяют. Трещины в крышках устраняют с помощью сварки.
Гибку труб выполняют по шаблонам в холодном состоянии на трубогибочных станках, или вручную на специальных приспособлениях. Для горячей гибки используют нагрев токами высокой частоты или газопламенный нагрев.
Цилиндрические змеевики теплообменных аппаратов изготавливают на токарном станке, пользуясь специальной оправкой со спиральной канавкой. В процессе гибки стальных труб их подогревают с помощью газовой горелки. Медные трубки гнут в отожжённом состоянии.
Пластины ПТО штампуют одноходовой выпрессовкой. Это гарантирует их полную идентичность, одинаковость гофра и точек контакта. При сборке пластин в теплообменнике эти контактные точки используют для создания упругой и механически простой конструкции, способной выдерживать большие нагрузки.

Утилизационные паровые котлы.

УПК работает на выпускных газах дизелей с температурой 300-420 С и заменяет глушитель дизеля. На рисунке ниже представлен утилизационный водотрубный паровой котёл, который включает: искрогаситель, экономайзер и парообразующий пучок труб.
Утилизационный водотрубный паровой котёл:

1 — искрогаситель; 2 — сажеобдувочное устройство; 3 — экономайзер; 4 — парообразующий пучок; 5 — коллектор; 6 — приёмная камера.
Комбинированные утилизационные котлы могут иметь общую поверхность нагрева и работать попеременно на выпускных газах или на жидком топливе, либо раздельные поверхности нагрева и работать одновременно на выпускных газах и на жидком топливе. По типу поверхности нагрева газами УПК делятся на газотрубные и водотрубные.
Техническое обслуживание УПК проводят аналогично ВПК: по фактическому состоянию и по расписанию. ТО по фактическому состоянию УПК производят по результатам измерения параметров (температура газов дизеля на входе в котёл и на выходе из него, температура воды на входе в котёл и давление пара). Полученные параметры характеризуют степень загрязнения поверхности нагрева УПК, если они отличаются от параметров чистого УПК
Если температура уходящих газов УПК с загрязнёнными поверхностями нагрева по сравнению с чистыми не превышает 10 С, то техническое состояние котла хорошее, если превышает на 10-40 С — удовлетворительное, а если на более чем 40 С — неудовлетворительное.
Периодичность контроля параметров УПК должна составлять 1,5-2 месяца.
ТО УПК по расписанию производят при осмотре котла после вывода его из действия. Для визуального осмотра котла применяют жёсткий и гибкий эндоскопы.
При визуальном осмотре техническое состояние поверхностей нагрева считается хорошим, если толщина слоя отложений золы и сажи на поверхностях труб не превышает 0,5-1,0 мм, а толщина слоя накипи (рыхлой, легко удаляемой) на поверхностях элементов котла с водяной стороны составляет 0,1-0,15 мм; удовлетворительным -  толщина слоя отложений сажи составляет 1,5-2 мм, а накипи — 0,15-0,3 мм, и неудовлетворительным — толщина слоя отложений сажи составляет более 2 мм, а накипи — более 0,3 мм. Кроме того, отложение сажи резко уменьшает площадь поперечного сечения для прохода газов.
Техническое обслуживание УПК проводят как в эксплуатации, так и вне эксплуатации.
Во время эксплуатации котёл подвергают плановым периодическим осмотрам: ежевахтенным, межрейсовым, ежегодным и при чистке.
Периодические плановые осмотры УПК и его элементов проводят с наружной и газовой сторон.
Для получения более полных данных о техническом состоянии элементов УПК осмотры проводят до и после его чистки.
Дефектоскопия и ремонт. Характерными дефектами УПК являются:
- коррозионные разрушения и эрозионное изнашивание внутренних и наружных поверхностей;
- пропаривание и течь в соединениях;
- трещины и разрывы;
- остаточные деформации.
Коррозионные разрушения встречаются, как со стороны пароводяного и газового пространств, так и с внешней стороны.
В пароводяном пространстве коррозионный процесс развивается из-за воздействия кислорода и углекислоты, поступающих в котёл вместе с питательной водой.
Части котла, расположенные в огневом пространстве, разрушаются также от химической коррозии под воздействием сернистых газов S02 и S03, образующихся при сгорании серосодержащих топлив.
На скорость газовой коррозии оказывает влияние температура уходящих дымовых газов. Если температура газов ниже «точки росы» (160-170 С), то начинается образование сернистой кислоты, которая в виде капель осаждается на металлических поверхностях и разрушает их.
С внешней стороны стенки котла разрушаются от воздействия на металл влажного воздуха и углекислоты. Эрозионное изнашивание металла УПК наблюдается, как с внутренней стороны под воздействием пара и частиц воды, так и со стороны топочного пространства под воздействием газов и твёрдых частиц. В результате коррозионного разрушения и эрозионного изнашивания происходит уменьшение толщины металлических элементов котла. Пропаривание в соединениях котла является одним из распространённых дефектов котла. Трещины возникают, как правило, в результате усталости металла, в местах, наиболее подверженных действию температурных напряжений.
Дефектоскопию УПК проводят после тщательной его очистки, и которая включает:
- наружный осмотр котла (без разборки);
- внутренний осмотр элементов котла;
- ультразвуковой метод определения толщины металла;
- гидравлические испытания.
Перед дефектоскопией УПК удаляют воду и приступают к его чистке.
При механической очистке котла от накипи используют скребки, стальные щётки и шарошки. Механическую очистку заканчивают промывкой котла струёй воды под давлением 0,2-0,3 МПа. Применяют химическую и ультразвуковую очистку. Для определения остаточной толщины металлических элементов применяют ультразвуковые приборы — толщиномеры. Уменьшение толщины металла более чем на 20-30% номинальной толщины не допускается.
Дефекты металлических элементов УПК устраняют электросваркой.
Качество ремонта проверяют внешним осмотром и гаммаграфи-рованием сварных швов и последующими гидравлическими испытаниями.
Технология проведения дефектоскопии, ремонта и гидравлических испытаний УПК аналогична технологии ВПК.

Гидравлические испытания и изоляция котла.

После окончания всех ремонтных работ (до нанесения защитных покрытий и изоляции) паровые котлы подвергают гидравлическому испытанию и паровой пробе в присутствии инспектора Регистра.
Гидравлические испытания проводят при условии полного заполнения котла водой и удаления воздуха, при наличии двух опломбированных манометров и при температуре воды и окружающего воздуха не ниже + 5 С. При этом, разность температур воды и окружающего воздуха должна исключать возможность отпотевания.
При испытании давление не должно быстро повышаться, запрещается выполнение на судне работ, вызывающих шум или стук.
Гидравлическое испытание проводят в следующем порядке: подъём давления до рабочего, предварительный осмотр при рабочем давлении, подъём давления до пробного с выдержкой (при отключённом насосе) в течение 10 минут, понижение давления до рабочего и осмотр.
Если во время гидравлического испытания в котле будут услышаны стуки или замечены другие ненормальные явления, испытания прерывают и после выпуска воды котёл тщательно осматривают для определения места и характера повреждения. После устранения дефекта испытание повторяют.
Котёл признают исправным, если при осмотре не обнаружено течи, остаточных деформаций, разрывов швов и других признаков нарушения целостности каких-либо частей и соединений.
Паровую пробу котла проводят в комплексе с арматурой, оборудованием, обслуживающими механизмами и трубопроводами, при рабочем давлении. При этом необходимо убедиться в исправности водоуказательных приборов (водомерных стёкол, пробных кранов, дистанционных указателей уровня воды и т.д.), а также верхнего и нижнего продувания котла. Проверяют состояние арматуры, действие приводов, отсутствие пропусков пара, воды, топлива в сальниках, фланцах и других соединениях.
Предохранительные клапаны проверяют в действии на срабатывание. Они должны быть отрегулированы на следующие давления открытия: Р откр. меньше 1,05Рр (при Рр меньше 1,0 МПа); Р откр. больше 1,03Рр (при Рр больше1,0 МПа), где Рр — рабочее давление.
Максимально допустимое давление открытия клапана не должно превышать 1,1 Рр . Предохранительные клапаны пароперегревателей должны быть отрегулированы на срабатывание с некоторым опережением котельных клапанов.
Проверяют в действии ручные приводы подрыва предохранительных клапанов. При положительных результатах их опломбирует инспектор Регистра.
Проверяют работу систем автоматического регулирования ВПК: безотказность и своевременность срабатывания сигнальных, защитных и блокирующих устройств (при понижении уровня воды в котле ниже допустимого, прекращении подачи воздуха в топку, погашении факела в топке и в других случаях, предусмотренных системой автоматики).
Проверяют работу ВПК при переходе с автоматического на ручное управление и наоборот.
После окончания паровой пробы и устранения выявленных дефектов приступают к изоляции котла. Поверхности котла, подлежащие изоляции, а также каркас и обшивку очищают и окрашивают суриком или краской АЛ 177.
Изоляционный материал размачивают в горячей воде и наносят на горячие изолируемые поверхности слоем 10-30 мм. После высыхания первого слоя накладывают второй и так далее, до получения изоляции нужной толщины. Толщина изоляции зависит от температуры рабочей среды (для котлов — 60-100 мм).
В качестве изоляционного материала для судовых котлов применяют асбест-пушонку, асбестовую ткань, асбестовый картон, асбестовый шнур, диатомит (инфузорную землю), асбозурит (смесь асбеста с диатомитом), совелит и ньювель — смесь магнезии MgO и гидрата окиси магния Mg(OH)2 с асбестом.
Для экономии дорогостоящих изолирующих материалов (совелит, ньювель) изоляцию составляют из разных материалов. Например, первый слой — 10 мм — наносят из асбест-пушонки, второй — толщиной 40-50 мм — из совелита или ньювеля, третий — толщиной 10 мм — из асбозурита.
Изоляционные материалы, наложенные на поверхности котлов, скрепляют металлической сеткой и покрывают обшивкой из оцинкованного кровельного железа. Поверх накладывают стальные бандажи. Котлы изолируют также матрацами из асбестовой ткани с наполнителем из совелита или ньювеля. Матрацы сшивают латунной проволокой, укладывают на изолируемые части котла, обтягивают бандажами и покрывают металлическим кожухом.
Стенки топочной камеры и газоходов водотрубных котлов обшивают съёмными щитами из тонких стальных листов, изолированных асбестовым картоном (или другим изоляционным материалом)толщиной не менее 10 мм. Асбест крепят к щитам болтами, а щиты прикрепляют к каркасу котла на задрайках. Все соединения обшивки котла выполняют на асбестовых прокладках, чем достигается газонепроницаемость обшивки.

Дефектоскопия и ремонт котлов.

Характерными дефектами ВПК являются:
- коррозионные разрушения и эрозионное изнашивание внутренних и наружных поверхностей;
- пропаривание и течь в соединениях;
- трещины и разрывы;
- остаточные деформации;
- дефекты кирпичной кладки (обмуровки и футеровки). Коррозионные разрушения встречаются, как со стороны пароводяного и топочного пространств, так и с внешней стороны.
В пароводяном пространстве коррозионный процесс развивается из-за воздействия кислорода и углекислоты, поступающих в котёл вместе с питательной водой.
Части котла, расположенные в огневом пространстве, разрушаются также от химической коррозии под воздействием сернистых газов S02 и S03, образующихся при сгорании серосодержащих топлив.
На скорость газовой коррозии оказывает влияние температура уходящих дымовых газов. Если температура газов ниже «точки росы» (160-170 С), то начинается образование сернистой кислоты, которая в виде капель осаждается на металлических поверхностях и разрушает их.
С внешней стороны стенки котла разрушаются от воздействия на металл влажного воздуха и углекислоты. Особенно сильно подвержены коррозии нижние части корпуса газотрубного и водяные коллекторы водотрубного котлов.
Эрозионное изнашивание металла котла наблюдается, как с внутренней стороны под воздействием пара и частиц воды, так и со стороны топочного пространства под воздействием газов и твёрдых частиц (золы).
В результате коррозионного разрушения и эрозионного изнашивания происходит уменьшение толщины металлических элементов котла. У водотрубного котла — это коллекторы и водогрейные трубы, а у газотрубного — цилиндрический барабан, жаровая труба, газовая камера, газовые трубы.
Пропаривание в соединениях котла является одним из распространённых дефектов котла. Основной причиной пропаривания в местах крепления водогрейных и газовых труб, связей, арматуры является коррозия или несоблюдение правил технической эксплуатации котла.
Трещины возникают, как правило, в результате усталости металла, в местах наиболее подверженных действию температурных напряжений.
Остаточные деформации — нередкое явление у водогрейных труб, элементов пароперегревателей и газонаправляющих щитов водотрубного котла, а у газотрубного котла подобные явления наблюдаются в районе газовой камеры, жаровой трубы и трубных решёток. Характерным видом остаточных деформаций у котла являются выпучины на отдельных участках, основной причиной появления которых являются местные перегревы стенок вследствие осаждения накипи и снижения механических свойств котельной стали. В отдельных случаях возникновению выпучин способствует выпуск воды из котла во время его работы.
Кирпичная кладка котла — обмуровка и футеровка — под воздействием резких колебаний температуры растрескивается, оплавляется и разрушается.
Дефектоскопию ВПК проводят, как на судне, так и в цехе, после тщательной его очистки, она включает:
- наружный осмотр котла под паром (без разборки узлов);
- внутренний осмотр элементов котла;
- ультразвуковой метод определения толщины металла;
- гидравлические испытания.
Перед дефектоскопией котла удаляют из него воду, открывают все лазы и горловины, снимают изоляцию и очищают металл в районе горловин, клапанов, арматуры и фланцевых соединений. Для очистки применяют механический, химический или ультразвуковой способы.
При механической очистке котла от накипи и отложений используют скребки, стальные щётки, шарошки и котельные развёртки. Для разрыхления и облегчения очистки плотной накипи проводят щелочение котла 1% раствором соды или антиделоном Б. Для этого котёл заливают раствором выше верхнего уровня на 10-20 мм. Раствор кипятят в течение 20-40 часов. Затем котёл охлаждают до 40-50 С и после спуска раствора производят немедленную механическую очистку.
Водогрейные трубки очищают специальными шарошками с гибким тросом от пневмо- или электропривода. Одновременно подают воду для удаления шлама. Очистку газовых труб от нагара и сажи производят шарошками. Механическую очистку заканчивают промывкой котла струёй воды под давлением 0,2-0,3 МПа.
Химическая очистка — один из наиболее эффективных способов широко применяемых, как в отечественной, так и зарубежной практике.
Отечественная промышленность выпускает специальный препарат (20% раствор соляной кислоты, 0,8% препарата Уникол ПБ-4). От этого состава накипь разрушается и легко удаляется из котла.
Ультразвуковая очистка котлов, как и химическая, является одним из прогрессивных способов. При этом способе очистки применяют упругие колебания с частотой более 1600 Гц.
Участки металлических элементов котла, где визуально изнашивание определить невозможно, измеряют ультразвуковыми толщиномерами. Для этой цели используют приборы марки: УТ-93П, ДМ-1, ДМ-2, ДМ-3, УТМ-100, УТМ-101, и др. Уменьшение толщины металла более чем на 20-30% номинальной её величины не допускается.
При отсутствии приборов, как исключение, применяют контрольные сверления для измерения остаточной толщины металла.
Ремонт металлических элементов. Дефекты металлических элементов, как водотрубного, так и газотрубного котлов, устраняют электросваркой и электронаплавкой.
Электросваркой устраняют трещины, производят вварку вставок и замену элементов котлов.
Электронаплавкой восстанавливают участки коллекторов водотрубных котлов, а также гнёзда в трубных решётках.
Технология заварки трещин и электронаплавочных работ в котлах обязательно должна быть одобрена Регистром. Концы трещин перед заваркой засверливают и разделывают. Участки, подлежащие наплавке, тщательно зачищают до чистого металла и разбивают на квадраты со стороной 100-150 мм. Затем ведут наплавку по квадратам в шахматном порядке, изменяя направление отложения валиков в смежном квадрате на 90 градусов. При таком способе наплавки удаётся избежать чрезмерных усадочных напряжений. Наплавленные гнёзда обрабатывают по внутреннему диаметру развёрткой, по торцам зачищают заподлицо с основным металлом.
Пропаривание и течь в местах соединения труб с трубными решётками устраняют их вальцовкой, или, если трубы установлены на сварке, с помощью электросварки. Выпучины на трубных решётках и в других местах устраняют правкой. Для этого в районе повреждённого места удаляют трубы, нагревают деформированное место газовыми горелками до 900-1000 С и правят гидравлическим домкратом, или вваривают вставку.
Вставку изготавливают из того же материала, что и ремонтируемая деталь. Обычно для изготовления коллекторов и других деталей котлов, подверженных давлению, применяют качественную листовую углеродистую сталь марок 15К и 20К. Для котлов, работающих при высоких давлениях, применяют специальную катаную низколегированную сталь 22К, или среднемарганцовистую сталь 24К2.
Вварку вставок осуществляют обратноступенчатым способом, в строго определённой последовательности, благодаря чему обеспечиваются минимальные сварочные напряжения и незначительные деформации на ремонтируемом участке котла.
Качество ремонта проверяют внешним осмотром и гаммаграфированием сварных швов и последующими гидравлическими испытаниями.
Замену отдельных элементов котла проводят в тех случаях, когда их повреждения и изнашивание достигают значительных размеров и устранить их рассмотренными выше способами становится нецелесообразным. В этих случаях заменяют отдельные части котла, как, например, водогрейные трубы, трубные решётки и др.
Технологический процесс замены водогрейных труб состоит из следующих операций: удаления дефектных трубок, подготовки гнёзд трубных решёток, установки новых труб на место, проверки качества выполненной работы. Способ удаления водогрейных труб зависит от конструкции их крепления в трубных решётках. Вырезают и удаляют водогрейные трубы со стороны топочного пространства. Оставшиеся развальцованные хвостовики водогрейных труб выбивают тупым чеканом или специальным зубилом, чтобы не повредить гнёзда. Трубы, закреплённые в трубных решетках сваркой, освобождают с помощью специальных приспособлений, оборудованных фрезами для срезания швов.
Водогрейные трубы изготавливают из сталей марок 15М, 20М и 20ХМ по шаблонам, снятым с места, или плазовой разметки согласно чертежу. Шаблоны изготавливают из стальной проволоки диаметром 4-6 мм. Отрезают трубы на труборезных или токарных станках, дисковых пилах, или с помощью газовых резаков. Подсадку концов труб до заданных размеров выполняют в кузнечных цехах на оправках. Гнут трубы на трубогибочных станках, затем концы труб отжигают. Завершающей операцией по изготовлению труб являются их гидравлические испытания. Затем трубы устанавливают в отверстия трубных решёток коллекторов, после чего вальцуют специальной нониусной вальцовкой с ручным или механическим приводом, обеспечивающей развальцовку и разбортовку труб с образованием колокольчика под углом 15 градусов. При вальцевании труб в коллекторах малого диаметра используют угловые вальцовки.
Каркас водотрубного котла и прикреплённая к нему обшивка представляет собой металлическую конструкцию, которая в процессе эксплуатации подвергается обгоранию, коррозии и деформации. При ремонте отдельные дефектные части каркаса и обшивки правят или заменяют новыми, изготовленными из углеродистой листовой и профильной стали.
Ремонт обмуровки и футеровки. Небольшие повреждения обмуровки и футеровки (отдельные трещины, выкрошившиеся участки кирпича) зачищают металлической щёткой, смачивают водой и покрывают обмазкой, состоящей из 35% шамотного порошка, 35% песка, 15% огнеупорной глины и 15% графита в порошке. Толщина слоя обмазки допускается не более 15 мм.
Обмуровку с крупными повреждениями, или во время ремонта каркаса и обшивки котла, заменяют полностью. В этом случае старую кладку удаляют, поверхность тщательно очищают и кладут новые кирпичи. Кладку ведут на связующем растворе, состоящем из 30-40% шамотной крупы, растворённой в пресной воде. Предварительно к стенкам обшивки прикрепляют небольшими болтами асбестовые листы толщиной 10 мм, смазанные шамотной глиной.
Для облицовки поверхности топки котла, подверженной непосредственному действию пламени, применяют огнеупорный шамотный кирпич с температурой плавления 1800 С. Отечественная промышленность выпускает такой кирпич различной формы для крепления его к обшивке котла и формирования топочных устройств.
Для ремонта обмуровки в настоящее время применяют торкрет-массу (шамот молотый, пирофиллит (порошок), алюмохромофосфатная связка, окись магния). Все зазоры между кирпичами и углубления под головки крепёжных болтов заполняют шамотной глиной. Затем кирпичную кладку покрывают слоем жидкого стекла и наносят слой огнеупорной обмазки, состоящей из 25% огнеупорной глины, 65% шамотного порошка и 10% порошка графита.

Техническое обслуживание.

Комплексная система технического обслуживания и ремонта СТС предполагает применение двух видов ТО и ремонта ВПК: по фактическому состоянию и по расписанию.
Вид ТО ВПК по фактическому состоянию применяют, когда состояние котла можно определить без его разборки средствами диагностирования неразрушающего контроля.
Вид ТО ВПК по расписанию применяют, когда состояние котла без его разборки невозможно определить, или разборка обязательна при освидетельствовании Регистром.
Техническое состояние ВПК определяется штатными контрольно-измерительными приборами по следующим параметрам: давление и температура рабочих сред (топлива, питательной воды, пара, воздуха, дымовых газов); уровень воды в котле; паропроизводительность (при наличии паромеров) или расход питательной воды (при наличии водомеров); расход топлива и его уровень в расходной цистерне; показатели качества котловой и питательной воды; химический состав уходящих газов (при наличии газоанализаторов).
Дополнительно должны контролироваться параметры: температура уходящих газов, содержание кислорода в дымовых газах, температура наружной поверхности обшивки котла с помощью контактного термометра или дистанционного измерителя температуры; виброскорость механизмов топливной, воздушной и питательной систем — с помощью приборов измерителя шума и вибрации ВШВ-003, а также уровень ударных импульсов механизмов — с помощью индикатора состояния подшипников типа ИСП-1, эффективность сгорания топлива — приборами типа FEM или РСО 960. С помощью этих приборов можно определить КПД сгорания топлива в топке котла. Сравнивая КПД сгорания топлива в чистом котле и в загрязнённом, можно оценить степень загрязнения поверхности нагрева. При измерении приборами FEM или РСО 960 необходимо, чтобы температура питательной воды и нагрузка котла по пару были постоянными.
Техническое состояние загрязнённого котла считается хорошим при снижении КПД сгорания не более чем на 2%, удовлетворительным — снижение КПД сгорания на 2-6% и неудовлетворительным — снижение КПД сгорания более чем на 6%.
При отсутствии приборов степень загрязнения поверхности нагрева котла может быть оценена по увеличению температуры уходящих газов по сравнению с чистым котлом. Если разница температуры уходящих газов загрязнённого котла не превышает 10 С по сравнению с температурой газов чистого котла, то техническое состояние загрязнённого котла считается хорошим, удовлетворительным — увеличение температуры уходящих газов составляет 10-40 С и неудовлетворительным — увеличение температуры уходящих газов составляет 40-60 С и более.
ТО и ремонт ВПК по фактическому состоянию включает следующие работы:
- очистку поверхностей нагрева с газовой и водяной сторон котла, жаровой трубы, газовой и топочной камер;
- замену распылителей форсунки и её регулировку;
- замену отдельных кирпичей, подмазку, торкретирование;
- очистку вспомогательного оборудования (тёплый ящик, топли-воподогреватель, фильтры);
- замену подшипников и регулировку вспомогательных механизмов (питательный, циркуляционный и топливный насосы, электровентиляторы);
- переборку с заменой деталей арматуры и системы автоматики и защиты.
Степень загрязнения поверхностей нагрева можно определить по результатам измерения параметров на работающем котле (параметрический контроль) и визуально — при осмотре котла после вывода его из эксплуатации.
При визуальном осмотре техническое состояние поверхностей нагрева считается хорошим, если толщина слоя отложений золы и сажи на поверхностях труб, топочных и огневых камер не превышает 0,51,0 мм, а толщина слоя накипи (рыхлой, легко удаляемой) на поверхностях элементов котла с водяной стороны составляет 0,1-0,15 мм; удовлетворительным — если толщина слоя отложений золы и сажи составляет 1,5-2 мм, а накипи — 0,15-0,3 мм, и неудовлетворительным — толщина слоя отложений золы и сажи составляет более 2 мм, а накипи — более 0,3 мм. Кроме того, местные отложения золы и сажи резко уменьшают площади поперечного сечения для прохода газов.
Техническое обслуживание котла проводят как в эксплуатации, так и вне эксплуатации.
Во время эксплуатации котёл подвергают плановым периодическим осмотрам: ежевахтенным, межрейсовым, ежегодным и при чистке.
Периодические плановые осмотры котла и его элементов проводят с наружной стороны, со стороны огневого, газового и со стороны пароводяного пространств.
Для получения более полных данных о техническом состоянии элементов котла осмотры проводят до и после его чистки.
При осмотре котла с наружной стороны без вывода его из эксплуатации выявляют (в доступных местах) неплотности и течи, дефекты изоляции, обмуровки и футеровки топки (путём осмотра через смотровые устройства) и другие неисправности котла.
В процессе осмотра котла необходимо проверить:
- качество горения топлива в топке (работу форсунок);
- действие предохранительных клапанов подрывом их вручную и подъёмом давления пара в котле;
- действие дистанционных приводов управления стопорными и запорными клапанами топливных трубопроводов котла;
- состояние арматуры котла;
- правильность показаний контрольно-измерительных приборов котла и систем, обслуживающих котёл (с помощью контрольных приборов);
- состояние обшивки котла (пропуски газов и воздуха) и её креплений;
- крепление котла на фундаменте, состояние подвижных опор котла, реперов;
- качество котловой и питательной воды;
- работу оборудования водоподготовки.
Необходимо проверить в действии быстрозапорные клапаны на топливном трубопроводе, систему подачи к котлам жидкого топлива, включая насосы и приборы, систему автоматического управления.
Ежевахтенные осмотры проводит вахтенный механик в соответствии с инструкцией и Правилами эксплуатации котла.
Межрейсовые осмотры — механик по заведованию по приходу судна из рейса или перед отходом в рейс, но не реже одного раза в три месяца.
Ежегодный осмотр и при чистке котла выполняют главный (старший) и механик по заведованию.
Ежегодно котёл подвергают не только осмотру, но и контрольной разборке узлов, обеспечивающих безопасность его работы (предохранительные клапаны, водоуказатели, быстрозапорный клапан и элементы сигнализации и защиты).
Результаты осмотров записывают в Регистровую книгу котла и Журнал технического состояния по заведованию.
Осмотры также проводят перед предъявлением котла к освидетельствованию Регистром России.
При осмотре котла и его элементов после вывода из эксплуатации (до его чистки) необходимо:
- освободить котёл от воды, вскрыть лазы и лючки цилиндрического барабана и коллекторов, открыть топку. Снять ограждения, кожухи, площадки, затрудняющие доступ к элементам котла. Подготовить соответствующее переносное освещение;
- определить толщину и состав отложений, проверить состояние устройств (верхнего и нижнего продувания, питательных труб, успокоительных щитов, паросепарирующих устройств и т.д.), наличие следов масла, коррозии, трещин;
- проверить наличие следов пропаривания, сажистых отложений;
- отдулин на трубах и коллекторах, проседаний жаровых труб и выпучин стенок газовых камер, обгораний на концах газовых труб, разрушенных деталей обмуровки, футеровки и обгоревших деталей крепления, заслонок, щитов, состояние крепления труб пароперегревателя, состояние щитов обшивки котла.
При осмотре котла после чистки, дополнительно к указанному, необходимо убедиться в отсутствии:
- трещин у жаровых труб и коллекторов, в соединениях труб с коллекторами, трубными досками;
- расслоений металла;
- коррозионных разъеданий;
- трещин у газовых и водогрейных труб, газовых камер.
У газотрубных и комбинированных котлов необходимо произвести измерение деформации жаровых труб в соответствии с указаниями Правил Регистра России и схемой, приведённой в формуляре котла.
Согласно требованиям Регистра разрешена заглушка трубок (10- 12%) котла стальными пробками, которые затем обваривают.
Теплотехнические и теплохимические испытания котлов проводят с участием представителя теплотехнической лаборатории судовладельца. Они служат основой для назначения оптимального топочного режима, для корректировки норм расхода топлива и водного режима.

Вспомогательные паровые котлы.

Общие сведения. На промысловых и морских судах наибольшее распространение получили вспомогательные паровые котлы (ВПК), работающие на жидком топливе, утилизационные паровые котлы (УПК), использующие теплоту отходящих газов дизелей, и комбинированные паровые котлы, имеющие как топочную, так и утилизационную часть. На некоторых судах для отопления, обогрева и бытовых нужд могут быть установлены водогрейные котлы — бойлеры. По конструкции ВПК подразделяются на водотрубные и газотрубные (огнетрубные). Основные детали водотрубного и газотрубного котлов представлены на структурной схеме:

Водотрубный котёл состоит из пароводяного, водяного коллекторов, водогрейных труб, форсунки, пароперегревателя и кирпичной кладки.
Газотрубный котел — состоит из цилиндрического барабана, жаровой трубы, газовой камеры, газовых труб, форсунки и кирпичной кладки.
Кирпичная кладка, как водотрубного, так и газотрубного котлов включает обмуровку и футеровку.
Обмуровка — наружные стены котла, отделяющие его топочную камеру и газоходы от окружающей среды.
Футеровка — внутренняя облицовка топки котла.
Котлы снабжены предохранительными клапанами, водоуказателями, клапанами верхнего и нижнего продувания, элементами сигнализации и защиты.