TIÊu chuẩn quốc gia tcvn 7704 : 2007

NỒI HƠI - YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ THIẾT KẾ, KẾT CẤU CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ SỬA CHỮA

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

4. Kim loại chế tạo, lắp đặt, sửa chữa nồi hơi

4.1. Yêu cầu chung

4.2. Quy định về vật liệu dùng trong chế tạo, lắp đặt, sửa chữa

5. Yêu cầu về kết cấu nồi hơi

5.1. Yêu cầu chung

5.2. Thân hình trụ bao hơi, bao nước, ống góp, nồi hơi

5.3. Đáy

5.4. Mặt sàng ống

5.5. Hàn ống với thân hình trụ, với đáy

5.6. Ống lò

5.7. Các lỗ chui người, lỗ chui đầu và lỗ thò tay

5.8. Mức nước

5.9. Nắp phòng nổ

5.10. Bộ hâm nước

5.11. Bộ quá nhiệt, tải quá nhiệt

5.12. Các phương tiện đo kiểm

5.13. Thiết bị cấp nước cho nồi hơi

6. Các yêu cầu về thiết kế và tính độ bền các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi

7. Các yêu cầu về chế tạo nồi hơi

8. Các yêu cầu về lắp đặt, sử dụng, sửa chữa

8.1. Yêu cầu về nhà đặt nồi hơi

8.2. Yêu cầu về chiếu sáng

8.3. Vị trí nồi hơi

8.4. Yêu cầu về sàn thao tác và cầu thang

8.5. Hệ thống cấp nhiên liệu - thải tro xỉ

8.6. Lắp đặt, sửa chữa nồi hơi

8.7. Yêu cầu về sử dụng

8.8. Tổ chức sửa chữa nồi hơi

9. Yêu cầu về chế độ nước cấp - nước ở bên trong nồi hơi

10. Giám sát chế tạo và thử nghiệm

10.1. Giám sát chế tạo

10.2. Xác định áp suất thử thủy lực sau khi chế tạo

10.3. Trình tự thử thủy lực sau chế tạo

10.4. Xác định kết quả thử thủy lực sau chế tạo

11. Kiểm định sau khi lắp đặt và trong quá trình sử dụng

11.1. Những quy định chung

11.2. Những quy định về kiểm định sau khi lắp đặt và trong quá trình sử dụng

11.3. Xác định áp suất thử thủy lực sau khi lắp đặt và trong quá trình sử dụng

11.4. Trình tự thử thủy lực

11.5. Xác định kết quả thử thủy lực

11.6. Điều tra sự cố và tai nạn lao động có liên quan đến thiết bị nồi hơi

Phụ lục A (quy định) - Nhiệt độ tính toán của thành các bộ phận nồi hơi

Phụ lục B (tham khảo) - Thành phần hóa học và cơ tính của một số mác thép tấm

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 7704 : 2007 thay thế cho TCVN 6004 : 1995; TCVN 6005 : 1995; TCVN 6006 : 1995; TCVN 6007 : 1995.

TCVN 7704 : 2007 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn, TCVN/TC11 Nồi hơi và bình chịu áp lực biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
NỒI HƠI - YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ THIẾT KẾ, KẾT CẤU CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ SỬA CHỮA

Boilers - Technical requirement of design, construction, manufacture, installation, operation, maintenance

1. Phạm vi áp dụng

1.1. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về thiết kế, chế tạo, lắp đặt sử dụng và sửa chữa các thiết bị nồi hơi có áp suất làm việc của hơi lớn hơn 0,07 MPa¹ và các nồi đun nước nóng có nhiệt độ của nước lớn hơn 115⁰C.

1.2. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho:

a) Nồi hơi có áp suất lớn hơn 0,07 MPa nhưng dung tích chứa hơi và nước không quá 25 lít và tích số giữa dung tích (tính bằng lít) và áp suất (tính bằng MPa) không quá 20;

b) Nồi hơi đốt bằng năng lượng hạt nhân;

c) Bình bốc hơi mà nguồn nhiệt là hơi nước từ nơi khác đưa tới;

d) Nồi hơi đốt bằng năng lượng mặt trời;

e) Nồi hơi đốt bằng năng lượng điện;

g) Các nồi hơi đặt trên tàu hỏa, tàu thủy và các phương tiện vận tải khác.

2. Tài liệu viện dẫn

TCVN 6008 : 1995, Nồi hơi và bình chịu áp lực - Mối hàn - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp kiểm tra.

TCVN 6413 : 1998 (ISO 5730 : 1992), Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước).

3. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu sau:

Thiết bị dùng để sản xuất hơi từ nước bằng nguồn nhiệt do sự đốt cháy nhiên liệu hữu cơ, do nhiệt của các khí thải, có thể gồm nhiều bộ phận, khác nhau về trạng thái vật lý của nước hay của hơi nước, nhưng có liên hệ với nhau để sản xuất hơi nước, đó là các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi:

- Phần sinh hơi;

- Bộ hâm nước;

- Bộ quá nhiệt;

- Bộ tái quá nhiệt.

Những nồi hơi đơn giản có thể chỉ có phần sinh hơi.

Các bộ phận chịu áp lực trên thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này.

Các bộ phận của nồi hơi mà ở đây nước được bốc hơi. Sự chuyển động của hỗn hợp hơi nước trong phần sinh hơi có thể là sự chuyển động tuần hoàn tự nhiên hay có trợ lực hoặc là sự chuyển động cưỡng bước.

Một bộ phận của nồi hơi sử dụng nhiệt của khói nồi hơi, để gia nhiệt cho nước cấp vào nồi hơi.

Bộ hâm nước có thể làm việc ở trạng thái sôi (đã có sinh hơi), hoặc chưa sôi. Bộ hâm nước gọi là "không ngắt được" khi nó được nối với phần sinh hơi không qua van khóa và gọi là "ngắt được" khi có van khóa trên đường nối này.

3.1.4. Bộ quá nhiệt (Superheater)

Một bộ phận của nồi hơi để quá nhiệt hơi bão hòa. Bộ quá nhiệt có thể có nhiều cấp tùy theo yêu cầu sử dụng nhiệt độ của hơi.

Một bộ phận của nồi hơi để gia nhiệt hơi quá nhiệt đã qua sử dụng.

Mỗi bộ phận của nồi hơi có thể gồm nhiều phần tử chịu áp lực: ống góp, bao hơi, bao nước, ống tiếp nhiệt, ống dẫn trong phạm vi nồi hơi.

Nồi hơi trong đó nước và hơi đi trong ống còn nguồn đốt nóng ở ngoài ống.

Nồi hơi trong đó nước và hơi bao quanh bên ngoài ống còn nguồn đốt nóng ở bên trong ống. Ống làm nhiệm vụ buồng đốt nhiên liệu gọi là ống lò; ống dẫn khói để đốt nóng gọi là ống lửa. Buồng đốt có thể có dạng là hộp lửa.

Nồi hơi trong đó sự chuyển động tuần hoàn của nước và hỗn hợp hơi nước được tạo nên bởi sự chênh lệch trọng lượng cột nước giữa phần đi lên và phần đi xuống của vòng tuần hoàn.

Nồi hơi ống nước trong đó sự chuyển động tuần hoàn của nước và hỗn hợp hơi nước được thực hiện nhờ tác động hoàn toàn hoặc một phần của bơm đẩy.

Nồi hơi ống nước mà sự chuyển động của nước và hơi nước là chuyển động một chiều, được tạo ra bởi giáng áp giữa đầu vào nồi hơi là nước cấp và đầu ra nồi hơi là hơi. Giáng áp tạo ra bởi bơm.

Áp suất lớn nhất mà nồi hơi được phép làm việc lâu dài:

- Đối với nồi hơi chỉ sản xuất hơi bão hòa là áp suất hơi ra khỏi nồi hơi;

- Đối với nồi hơi sản xuất hơi quá nhiệt là áp suất hơi ra khỏi bộ quá nhiệt.

Áp suất làm việc lớn nhất cho phép:

a) Tại bao hơi đối với nồi hơi tuần hoàn tự nhiên hoặc có trợ lực;

b) Tại đầu ra cuối cùng của bộ quá nhiệt đối với nồi hơi trực lưu (trừ khi ở đây có đặt van khóa trung gian);

c) Tại đầu ra bộ tái quá nhiệt, bộ quá nhiệt được đốt độc lập, bộ hâm nước "ngắt được".

3.2.3. Áp suất tính toán (Calculation pressure)

Áp dụng thiết kế có tính đến:

- Áp suất thủy tĩnh và ứng với chế độ làm việc khắc nghiệt nhất;

- Áp suất mở của van an toàn đặt ở giá trị cao nhất trên bộ quá nhiệt hoặc trên đường ra của bộ tái quá nhiệt để bù cho sự giảm áp suất tương ứng với điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất.

Nhiệt độ thành kim loại là căn cứ để lựa chọn độ bền thiết kế và xác định các kích thước của các bộ phận nồi hơi (xem Phụ lục A).

Chiều dày danh định của vật liệu.

Chiều dày định mức có trừ (hoặc cộng) dung sai chế tạo.

Tuổi thọ được biểu thị bằng số giờ vận hành cho phép đối với các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi trong điều kiện làm việc của nồi hơi.

Sản lượng hơi sinh ra trong một đơn vị thời gian, được đo bằng kg/h, tấn/h, kg/s hoặc tính theo đơn vị năng lượng (Watt, kW, MW), tương ứng với thông số hơi của nồi hơi.

Người có tư cách pháp nhân (cá nhân hay tổ chức) và có nghiệp vụ chuyên môn trong lĩnh vực thiết kế chế tạo nồi hơi.

Người có tư cách pháp nhân (cá nhân hay tổ chức) có trình độ chuyên môn và có các thiết bị chuyên dùng trong việc chế tạo nồi hơi.

Người có tư cách pháp nhân (cá nhân hay tổ chức) thực hiện việc bán nồi hơi trên thị trường.

Người có tư cách pháp nhân thực hiện việc buôn bán các vật liệu dùng để chế tạo, lắp đặt, sửa chữa nồi hơi.

Người có tư cách pháp nhân, có trình độ chuyên môn và có các thiết bị chuyên dùng phục vụ cho việc lắp đặt và sửa chữa nồi hơi.

Người đầu tư xây dựng công trình nồi hơi.

Người có trách nhiệm trực tiếp hay gián tiếp trong việc sử dụng nồi hơi.

p - áp suất tác dụng, MPa;

σ_cp - ứng suất cho phép của kim loại, MPa;

σ_B²⁰, σ_C²⁰ - giới hạn bền kéo và giới hạn chảy ở nhiệt độ thí nghiệm trong phòng, MPa;

D_t, D_n - đường kính trong, ngoài của thân hình trụ, mm;

d, d_max, d_min - đường kính lỗ khoét (hình tròn), đường kính lớn, đường kính bé của lỗ hình elíp, mm;

S - chiều dày, mm;

_h, _l - hệ số làm yếu do hàn, do khoan lỗ;

t_d, t_ng, t_ch - bước dọc, ngang, chéo các dẫy lỗ khoan;

t_tt, t_mc - nhiệt độ tính toán, nhiệt độ môi chất, ⁰C;

C - hệ số hiệu chỉnh về chiều dày tấm thép do sai số chế tạo tấm.

4. Kim loại chế tạo, lắp đặt, sửa chữa nồi hơi

4.1. Yêu cầu chung

4.1.1. Kim loại dùng để chế tạo, sửa chữa các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi, kể cả que hàn, dây hàn phải có tính dẻo, đủ độ bền theo yêu cầu của thiết kế, có tính hàn tốt, bảo đảm làm việc bền vững ở những điều kiện vận hành quy định.

4.1.2. Thép dùng cho nồi hơi phải là thép có chất lượng cao, gồm các loại thép tấm, thép cán, thép rèn có thành phần hóa học các nguyên tố chính trong giới hạn như sau:

a) Cacbon không lớn hơn 0,23%

Khi có sự thỏa thuận với người sử dụng nồi hơi có thể dùng thép có thành phần cacbon đến 0,25% nhưng phải chú ý khi thiết kế công nghệ hàn;

b) Phốtpho không lớn hơn 0,04 %

c) Lưu huỳnh không lớn hơn 0,04 %

d) Cacbon + mangan/6 không lớn hơn 0,45 %

Thành phần hóa học các nguyên tố, tính chất của các loại thép dùng để chế tạo các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi được tham khảo trong các tiêu chuẩn chất lượng thép viện dẫn (xem Phụ lục B).

4.1.3. Trong mọi trường hợp, kim loại dùng để sửa chữa một bộ phận chịu áp lực nào đó của nồi hơi phải có các đặc tính và tính bền tương đương đặc tính và tính bền của kim loại dùng để chế tạo ra bộ phận đó.

4.1.4. Chất lượng và chủng loại vật liệu dùng khi chế tạo, sửa chữa phải theo đúng yêu cầu của thiết kế. Khi có nghi vấn về chất lượng hoặc chủng loại vật liệu thì phải đem phân tích kiểm nghiệm lại và xác định các đặc tính công nghệ trước khi sử dụng.

Chủng loại, các đặc tính vật liệu và tiêu chuẩn của nơi sản xuất vật liệu phải được ghi rõ vào trong lý lịch nồi hơi.

Nhà chế tạo van phải ghi rõ áp suất làm việc cho phép trên thành van.

Khi nối bởi nhiều tấm kim loại khác nhau thì vật liệu của các tấm này phải cùng nhãn hiệu hoặc phải có đặc tính đồng nhất với nhau. Không cho phép trên một khoang hình trụ của thân có nhiều hơn 2 mối hàn dọc.

R₁ - bán kính trong thân dưới; R₂ - Bán kính trong thân trên; D_tb - đường kính trung bình;

S₁ - chiều dày thân dưới; S₂ - chiều dày thân trên

Hình 1

5.2.3. Chiều dày của thân hình trụ phải bảo đảm chịu được áp suất tác dụng lên thành, được xác định theo 6.3.

5.2.4. Không cho phép đốt nóng thân hình trụ khi chiều dày của thành lớn hơn 22 mm.

Nếu phải đốt nóng thân hình trụ có chiều dày của thành lớn hơn 22 mm thì phần bị đốt nóng cần được cách nhiệt tốt để bảo đảm nhiệt độ kim loại tại vùng đốt nóng không vượt quá 100⁰C so với nhiệt độ làm việc định mức.

Các lỗ khoét để lắp cửa cần được tăng cứng cho thành hình trụ tại vị trí các lỗ. Việc tăng cứng có thể thực hiện bởi một trong các cách hay đồng thời nhiều cách sau đây:

a) Tăng thêm chiều dày của thành ở phần khoét lỗ;

b) Hàn thêm vòng tăng cứng hoặc ống nối;

c) Hàn thêm tấm bù chiều dày cho phần thành.

Tham khảo các dạng tăng cứng vững cho thân hình trụ tại các lỗ khoét ở Hình 8 TCVN 6413:1998.

Các lỗ có thể tăng cứng nhờ hàn thêm vành tăng cứng, hàn thêm ống nối hoặc rèn gấp mép lỗ hoặc tăng chiều dày của đáy ở phần lỗ khoét (Hình 4).

Đường kính của lỗ phải ≤ 0,7 đường kính trong của đáy. Đối với lỗ hình elíp, đường kính tính toán của lỗ là đường kính lớn của hình elíp.



a. Lỗ khoét được rèn gấp mép; b. Lỗ khoét được hàn thêm vành tăng cứng; c. Lỗ khoét được hàn thêm ống nối (c₁, Không có miếng đệm; c₂, Có miếng đệm một phía; c₃, Có miếng đệm 2 phía)

Hình 4 - Các dạng tăng cứng cho lỗ khoét trên đáy elíp

5.3.3.4. Khi tăng cứng lỗ khoét bằng cách tăng chiều dày của đáy ở phần lỗ khoét không phải bằng cách hàn thêm miếng đệm thì chiều dày của đáy cần được giảm thoải đều đến chỗ nối với thân hình trụ (Hình 5)



Hình 5 - Tăng cứng cho lỗ khoét bằng cách tăng chiều dày phần đáy có khoét lỗ

5.3.4. Đáy cầu

Các yêu cầu về khoét lỗ trên đáy cầu, về kích thước phần hình trụ chuyển tiếp tương tự như đối với đáy elíp

5.5.1. Đối với thân hình trụ của các nồi hơi áp suất thấp có chiều dày ≤≤ 18 mm thì có thể hàn ống trực tiếp với thân.

Đối với thân hình trụ có chiều dày > 18 mm, các mối hàn ống với thân hình trụ cần được nhiệt luyện sau khi hàn. Thông thường tiến hành hàn trước một đoạn ống cụt với thân và được nhiệt luyện cùng với thân (hoặc đáy), sau đó mới hàn ống vào ống cụt. Việc hàn các ống với thân hình trụ hoặc đáy chỉ được hoàn nối qua đoạn ống cụt này, không được hàn trực tiếp với thân hay đáy nếu sau khi hoàn không có điều kiện nhiệt luyện.

5.5.2. Các ống hàn với thân hình trụ hoặc đáy có thể hàn đầy cả chiều dày thân, hoặc chỉ hàn vào một phần chiều dày thân hay đáy.

5.6. Ống lò

Theo các quy định trong TCVN 6413 : 1998.

- Lỗ chui người;

- Lỗ chui đầu;

- Lỗ thò tay.

Thân nồi hơi có đường kính bằng hoặc lớn hơn 1.400 mm phải có ít nhất một lỗ chui người.

Thân nồi hơi có đường kính từ 800 mm đến dưới 1.400 mm phải có ít nhất một lỗ chui đầu.

Ngoài ra để làm vệ sinh và kiểm tra bên trong các bộ phận của nồi hơi cần phải trang bị một số lỗ thò tay.

a) Lỗ thò tay để làm vệ sinh hình elíp kích thước là 80 mm x 100 mm, lỗ hình tròn đường kính trong 100 mm. Lỗ thò tay để giám sát hình elíp kích thước 100 mm x 150 mm, lỗ hình tròn đường kính 120 mm. Chiều cao vòng tăng cứng không vượt quá 65 mm hoặc 100 mm nếu nó là hình côn;

b) Lỗ chui đầu hình elíp 220 mm x 320 mm, hình tròn đường kính trong 320 mm. Chiều cao của vòng tăng cứng không được vượt quá 100 mm hoặc 120 mm nếu nó là hình côn;

c) Các lỗ chui người: hình elíp kích thước 300 mm x 400 mm, hình tròn đường kính trong 400 mm.