PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN Y MONTAJE DE SERPENTINES DE RECALENTADOR DE GENERADORES DE VAPOR.

Procedimiento de fabricación de serpentines de recalentador y sus tubos de unión,

así como de montaje de los mismos dentro de las paredes de tubos (6) de un generador de vapor, en donde los serpentines (1) están formados al menos por respectivos tubos rectos (2) y codos (3) y los tubos de unión (4) están formados al menos con un respectivo casquillo (5) montado sobre el lado exterior del tubo de unión (4), y en donde el procedimiento comprende los pasos siguientes: a) preparación en fábrica de los tubos rectos (2), los tubos para los codos (3) y los tubos para los tubos de unión (4), hechos de aleaciones a base de níquel que se endurecen por precipitación y en estado recocido en solución, así como de los casquillos (5) consistentes en un material que no se debe tratar térmicamente, b) confección en fábrica de los codos (3) y de los tubos de unión (4) por medio de herramientas de curvado, c) endurecimiento por precipitación en fábrica de los tubos rectos (2), los codos (3) y los tubos de unión (4) en un primer equipo de calentamiento, d) confección en fábrica de los distintos serpentines (1) por unión de los tubos rectos (2) y los codos (3) por medio de costuras de soldadura (9) y por unión de los casquillos (5) con los tubos de unión (4) por medio de costuras de soldadura (10) en la zona del paso (8) del tubo de unión (4) a través de la pared de tubos (6) del generador de vapor, e) endurecimiento por precipitación en fábrica de las costuras de soldadura (9, 10) entre los tubos rectos (2) y los codos (3), así como entre los casquillos (5) y los tubos de unión (4) por medio de unos segundos equipos de calentamiento (14) dispuestos localmente en las costuras de soldadura (9, 10), f) unión en el lugar de montaje de los serpentines (1) con los tubos de unión (4) por medio de una costura de soldadura (11) dentro de las paredes de tubos (6) del generador de vapor y de los casquillos (5), por medio de una costura de soldadura (12), con los medios de alojamiento (7, 15) preparados en las paredes de tubos (6) del generador de vapor y consistentes en un material que no se debe tratar térmicamente, y g) endurecimiento en el lugar de montaje por precipitación de las costuras de soldadura (11) por medio de unos segundos equipos de calentamiento (14) dispuestos localmente en las costuras de soldadura (11)

La invención se refiere a un procedimiento de fabricación y montaje de serpentines de recalentador de generadores de vapor.

Los serpentines de recalentador se utilizan predominantemente en generadores de vapor de centrales eléctricas que queman combustibles fósiles. Los serpentines del recalentador se disponen aquí como superficies de calentamiento en un tiro de gas rodeado por paredes de tubos que, visto en la dirección de flujo del gas de escape de combustión, se encuentra aguas abajo de la cámara de combustión formada con quemadores, estando configurada, en la mayoría de los casos, en forma rectangular la sección transversal del tiro de gas y de la cámara de combustión. Los tubos de los serpentines del recalentador, que están formados por tubos rectos y codos soldados y eventualmente otras piezas soldadas, llevan consigo un medio de trabajo calentado por la combustión del combustible fósil o recalentado en los serpentines del recalentador y lo transfieren a procesos adicionales. En los serpentines de recalentador soldados conocidos se utilizan usualmente aceros al cromo de un contenido de 9 a 12% de éste con tratamiento térmico subsiguiente y/o aceros austeníticos, así como aleaciones a base de níquel en estado recocido en solución que no se endurecen por precipitación y que en general no requieren ningún tratamiento térmico.

El documento EP0819775-A1 muestra un procedimiento para fabricar tubos de recalentador hechos de aleaciones a base de níquel, que se endurecen por precipitación, para generadores de vapor.

El deseo de generadores de vapor con mayores rendimientos y el desarrollo - resultante de ello respecto del medio de trabajo vapor - de la "central eléctrica de 700ºC" para aumentar el rendimiento, los cuales, entre otras cosas, ayudan a reducir la expulsión de CO2 hacia la atmósfera, conduce, entre otras cosas, a un incremento de los parámetros de vapor del generador de vapor. La consecución o materialización de mayores parámetros del vapor, es decir, mayores presiones y temperaturas del medio de trabajo vapor, impone altas exigencias a los materiales que se deben utilizar en el generador de vapor. Estas exigencias no pueden satisfacerse con los materiales actualmente utilizados. Por tanto, es indispensable un desarrollo adicional de los materiales y de su elaboración. Como materiales adecuados para materializar mayores parámetros de vapor en serpentines de recalentador se ofrecen las aleaciones a base de níquel que se endurecen por precipitación. Estos tipos de aleaciones requieren en cualquier caso un tratamiento térmico del tubo completo, tanto de las zonas de soldadura y de curvado como del tubo básico de los serpentines del recalentador.

La presente invención se ha planteado el problema de proponer un procedimiento de fabricación y montaje de serpentines de recalentador de generadores de vapor en el que su fabricación y montaje se desarrolle de una manera eficaz y practicable. En particular, el problema de la invención consiste en desarrollar un procedimiento para la secuencia de fabricación y montaje y especialmente para el tratamiento térmico de serpentines de recalentador y de sus tubos de unión, hechos de aleaciones a base de níquel que predominantemente se endurecen por precipitación, debiendo incluir también este procedimiento conceptos en los que se puede prescindir de un costoso tratamiento térmico o se puede limitar éste al menos a un mínimo.

El problema anteriormente citado se resuelve con el procedimiento según las características de la reivindicación 1.

En las reivindicaciones subordinadas pueden encontrarse ejecuciones ventajosas de la invención.

Gracias a la solución según la invención se crea un procedimiento de fabricación de serpentines de recalentador de generadores de vapor que presentan las ventajas siguientes:

- hechura eficiente y practicable de la fabricación de serpentines de recalentador de generadores de va

por,

- aumento del rendimiento del generador de vapor por materialización de mayores parámetros del vapor,

- reducción de la expulsión de CO2 a la atmósfera por aumento del rendimiento del generador.

Una ejecución ventajosa de la invención prevé que los codos y los tubos de unión curvados, después de su fabricación y antes de la fabricación de los distintos serpentines, sean recocidos en solución en un tercer equipo de calentamiento. Se pueden eliminar así influencias sobre la estructura del material originadas por la deformación en frío.

En una ejecución ventajosa de la invención se procede adicionalmente, durante la fabricación de los distintos serpentines, a formar los tubos rectos más superior y más inferior de un serpentín con un blindaje. Gracias al blindaje se puede impedir una erosión en los tubos más superior y más inferior del serpentín, la cual podría presentarse en caso contrario debido, por ejemplo, a las burbujas de negro de humo de los serpentines.

Otra ejecución ventajosa de la invención prevé que el endurecimiento por precipitación se efectúe a una temperatura de 785 a 815ºC y que en otra ejecución ventajosa de la invención el endurecimiento por precipitación se extienda a lo largo de un espacio de tiempo de aproximadamente 4 horas. Se garantiza así un endurecimiento impecable por precipitación de los componentes que se deben tratar térmicamente.

Es ventajoso que el recocido en solución se realice a una temperatura de 1105 a 1135ºC y que en otra ejecución ventajosa de la invención el recocido en solución se realice durante unos pocos minutos. Se garantiza así un recocido impecable en solución de los componentes que se deben tratar térmicamente.

A continuación, se explican con más detalle ejemplos de realización de la invención ayudándose de los dibujos y de la descripción.

Muestran:

La figura 1, un serpentín de recalentador (superficie de calentamiento) representado esquemáticamente en alzado dentro de la pared de tubos de un generador de vapor con tubos de unión con los distribuidores y colectores insinuados,

La figura 2, representado esquemáticamente en sección longitudinal, el detalle "A" de la figura 1,

La figura 3, representado esquemáticamente en sección longitudinal, el detalle "B" de la figura 1 y

La figura 4, representado esquemáticamente en sección longitudinal, el detalle "C" de la figura 1.

La figura 1 muestra a modo de ejemplo esquemáticamente representado un serpentín de recalentador o superficie de calentamiento de recalentador 1 terminado de fabricar y dispuesto y montado dentro de las paredes de tubos 6 de un generador de vapor no representado, incluyendo los tubos de unión 4 que atraviesan las paredes de tubos 6. Por razones de orden, se consigna que dentro de las paredes de tubos 6 está dispuesto un gran número de unidades del serpentín de recalentador 1 representado en la figura 1. El serpentín de recalentador 1 se ha preparado en fábrica a base de varios tubos rectos 2 y varios codos 3 y se suelda en la obra, es decir, en el lugar de montaje, con los tubos de unión 4 que atraviesan las paredes de tubos 6. Los propios tubos de unión 4 están unidos por fuera de las paredes de tubos 6 con equipos distribuidores y colectores no representados, con ayuda de los cuales el medio de trabajo que circula en el generador de vapor, en general agua o vapor o una mezcla de agua y vapor, puede ser alimentado a los serpentines de recalentador 1 o evacuado de estos. El procedimiento de fabricación de los serpentines de recalentador 1 presenta los pasos siguientes:

En primer lugar, se preparan los tubos rectos 2 y otros tubos rectos que, en un paso posterior del procedimiento, se transformen en codos 3 y tubos de unión 4. Para satisfacer las altas exigencias, establecidas por los parámetros de vapor incrementados, impuestas al material de los componentes antes citados 2, 3, 4, se proporcionan para los componentes 2, 3, 4 unas aleaciones a base de níquel que se endurecen por precipitación y que se encuentran en un estado recocido en solución. En general, los diámetros de los tubos y los espesores de las paredes de los tubos empleados para los codos 3 y los tubos de unión 4 corresponden al diámetro y al espesor de las paredes de los tubos rectos 2. Asimismo, se proporcionan unos casquillos 5 que consisten en un material que no tiene que ser tratado térmicamente. Los diámetros interiores de los casquillos 5 presentan aquí... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de serpentines de recalentador y sus tubos de unión, así como de montaje de los mismos dentro de las paredes de tubos (6) de un generador de vapor, en donde los serpentines (1) están formados al menos por respectivos tubos rectos (2) y codos (3) y los tubos de unión (4) están formados al menos con un respectivo casquillo (5) montado sobre el lado exterior del tubo de unión (4), y en donde el procedimiento comprende los pasos siguientes:

a) preparación en fábrica de los tubos rectos (2), los tubos para los codos (3) y los tubos para los tubos de unión (4), hechos de aleaciones a base de níquel que se endurecen por precipitación y en estado recocido en solución, así como de los casquillos (5) consistentes en un material que no se debe tratar térmicamente,

b) confección en fábrica de los codos (3) y de los tubos de unión (4) por medio de herramientas de curvado,

c) endurecimiento por precipitación en fábrica de los tubos rectos (2), los codos (3) y los tubos de unión

(4) en un primer equipo de calentamiento,

d) confección en fábrica de los distintos serpentines (1) por unión de los tubos rectos (2) y los codos (3) por medio de costuras de soldadura (9) y por unión de los casquillos (5) con los tubos de unión (4) por medio de costuras de soldadura (10) en la zona del paso (8) del tubo de unión (4) a través de la pared de tubos (6) del generador de vapor,

e) endurecimiento por precipitación en fábrica de las costuras de soldadura (9, 10) entre los tubos rectos

(2) y los codos (3), así como entre los casquillos (5) y los tubos de unión (4) por medio de unos segundos equipos de calentamiento (14) dispuestos localmente en las costuras de soldadura (9, 10),

f) unión en el lugar de montaje de los serpentines (1) con los tubos de unión (4) por medio de una costura de soldadura (11) dentro de las paredes de tubos (6) del generador de vapor y de los casquillos (5), por medio de una costura de soldadura (12), con los medios de alojamiento (7, 15) preparados en las paredes de tubos (6) del generador de vapor y consistentes en un material que no se debe tratar térmicamente, y

g) endurecimiento en el lugar de montaje por precipitación de las costuras de soldadura (11) por medio de unos segundos equipos de calentamiento (14) dispuestos localmente en las costuras de soldadura

(11)

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los codos (3) y los tubos de unión curvados (4), después de su fabricación y antes de la fabricación de los serpentines individuales (1), se recuecen en solución en fábrica dentro de un tercer equipo de calentamiento.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, además de la fabricación de los serpentines individuales (1) según el paso c) del procedimiento, se forman los tubos rectos más superior y más inferior (2) de un serpentín (1) con un blindaje (13).

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el endurecimiento por precipitación se realiza a una temperatura de 785 a 815ºC y se extiende durante un período de tiempo de aproximadamente 4 horas.

5. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el recocido en solución se realiza a una temperatura de 1105 a 1135ºC y se extiende durante un período de tiempo de unos pocos minutos.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como medio de alojamiento se proporciona un casquillo (7) o una chapa de relleno (15).

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, para la soldadura mutua de los tubos rectos (2), los codos (3) y los tubos de unión (4), consistentes en aleaciones a base de níquel que se endurecen por precipitación, se emplea un material aditivo de soldadura de la misma clase.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, para la soldadura de los casquillos (5) y los medios de alojamiento (7, 15) consistentes en un material que no debe tratarse térmicamente, se emplea un material aditivo de soldadura de la misma clase.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, para la soldadura de los tubos de unión (4), consistentes en aleaciones a base de níquel que se endurecen por precipitación, con los casquillos (5), consistentes en un material que no debe tratarse térmicamente, se emplea un material aditivo de soldadura que no debe tratarse térmicamente.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los tubos rectos (2), los codos (3) y los tubos de unión (4) que se deben unir por medio de costuras de soldadura a tope (9, 11) se refrigeran por medio de elementos de refrigeración en las periferias de las costuras de soldadura a tope (9, 11) y durante la soldadura.