Soodakattilan lieriön korroosio ja tarkastusmenetelmät
Puttonen, Perttu (2016)
Puttonen, Perttu
2016
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-05-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201604193815
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201604193815
Tiivistelmä
Soodakattila on sellutehtaan kallein komponentti ja merkittävin komponentti taloudellisesti kannattavan toiminnan kannalta. Soodakattilan tulipesäprosessi vaatii erityistä huomiota turvallisuusnäkökulmasta. Turvallisen käytön edellytyksenä on oikein kohdennetut määräaikaistarkastukset. Määräaikaistarkastusten tarkoituksena on havaita turvallisuuden kannalta riskialttiit poikkeamat, kuten putkien liiallinen oheneminen tai säröily.
Soodakattilan polttoaine, mustalipeä, on kemiallisen koostumuksen ja matalan lämpöarvon vuoksi haastava polttoaine. Mustalipeän epäorgaaniset komponentit kuten kloori (Cl) ja kalium (K) aiheuttavat haasteita kattilan korroosionhallintaan. Materiaalivalinnoilla ja rakenneratkaisuilla on suuri merkitys kattilan lämpöpintojen korroosion välttämiseksi. Matalan lämpöarvon vuoksi soodakattilan lämpöpintoja on oltava enemmän kuin esimerkiksi turvetta polttavissa kattiloissa.
Soodakattilat on rakennettu aina 1980-luvulle asti kaksilieriörakenteella. Kaksilieriörakenteen merkittävimmät ongelmakohdat ovat lieriöiden välisten keittoputkien vuodot, lieriöiden välisen keittopinnan tukkeutuminen sekä alalieriön vaipan oheneminen korroosion seurauksena. Ongelmien vuoksi soodakattiloissa on siirrytty yksilieriörakenteeseen ja erilliseen keittopintaan.
Kattilatarkastusten perustana ovat NDT- eli rikkomattoman aineenkoestuksen menetelmät. Soodakattilan määräaikaistarkastuksissa yleisimmin hyödynnettyjä menetelmiä ovat magneettijauhe- ja tunkeumanestemenetelmät pintasärötarkastuksiin sekä ultraäänimenetelmä paksuusmittaukseen ja volumetriseen särötarkastukseen. Lisäksi särötyypin karakterisoinnissa ja materiaalin mikrorakenteen kunnon selvittämisessä voidaan hyödyntää jäljennemenetelmää. Tässä työssä NDT-menetelmiä käydään lävitse lieriön tarkastamisen näkökulmasta.
Työssä esitellään IRIS (Internal Rotating Inspection System) -laitteisto, joka on kehitetty soodakattilan alalieriöön kiinnittyvien keittoputkien tarkastamiseen. Kokeellisessa osassa selvitetään kyseisen laitteiston tarkkuus vertaamalla mittaustuloksia hieistä mitattuihin todellisiin seinämänvahvuuksiin. Mittaustulosten perusteella laitteiston tarkkuus täyttää IRIS-laitteistolle asetetun tarkkuusvaatimuksen. Tarkastuksen onnistumisen kannalta on ensiarvoisen tärkeää laitteiston huolellinen kalibrointi. Lisäksi työmaaolosuhteet aiheuttavat omat haasteensa
Soodakattilan polttoaine, mustalipeä, on kemiallisen koostumuksen ja matalan lämpöarvon vuoksi haastava polttoaine. Mustalipeän epäorgaaniset komponentit kuten kloori (Cl) ja kalium (K) aiheuttavat haasteita kattilan korroosionhallintaan. Materiaalivalinnoilla ja rakenneratkaisuilla on suuri merkitys kattilan lämpöpintojen korroosion välttämiseksi. Matalan lämpöarvon vuoksi soodakattilan lämpöpintoja on oltava enemmän kuin esimerkiksi turvetta polttavissa kattiloissa.
Soodakattilat on rakennettu aina 1980-luvulle asti kaksilieriörakenteella. Kaksilieriörakenteen merkittävimmät ongelmakohdat ovat lieriöiden välisten keittoputkien vuodot, lieriöiden välisen keittopinnan tukkeutuminen sekä alalieriön vaipan oheneminen korroosion seurauksena. Ongelmien vuoksi soodakattiloissa on siirrytty yksilieriörakenteeseen ja erilliseen keittopintaan.
Kattilatarkastusten perustana ovat NDT- eli rikkomattoman aineenkoestuksen menetelmät. Soodakattilan määräaikaistarkastuksissa yleisimmin hyödynnettyjä menetelmiä ovat magneettijauhe- ja tunkeumanestemenetelmät pintasärötarkastuksiin sekä ultraäänimenetelmä paksuusmittaukseen ja volumetriseen särötarkastukseen. Lisäksi särötyypin karakterisoinnissa ja materiaalin mikrorakenteen kunnon selvittämisessä voidaan hyödyntää jäljennemenetelmää. Tässä työssä NDT-menetelmiä käydään lävitse lieriön tarkastamisen näkökulmasta.
Työssä esitellään IRIS (Internal Rotating Inspection System) -laitteisto, joka on kehitetty soodakattilan alalieriöön kiinnittyvien keittoputkien tarkastamiseen. Kokeellisessa osassa selvitetään kyseisen laitteiston tarkkuus vertaamalla mittaustuloksia hieistä mitattuihin todellisiin seinämänvahvuuksiin. Mittaustulosten perusteella laitteiston tarkkuus täyttää IRIS-laitteistolle asetetun tarkkuusvaatimuksen. Tarkastuksen onnistumisen kannalta on ensiarvoisen tärkeää laitteiston huolellinen kalibrointi. Lisäksi työmaaolosuhteet aiheuttavat omat haasteensa